】在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中,保持一定温度和压强,进行以下反应:N2+3H22NH3。已知加入1molN2和4molH2时,达到平衡后生成amolNH3(见下表已知项)。在相同温度、压强下,保持平衡时各组分的体积分数不变。对下列编号①~③的状态,填写表中空白。已知N2编号①②③mgg≥4m115起始状态物质的量
molH246NH300105a平衡时NH3的物质的量
mola
【点拨】对于一般的可逆反应,在恒温恒压条件下,只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与原平衡相同,则达平衡后,与原平衡等效。①因为从题干可知
N2∶
H2∶
NH3平衡=1∶4∶a,所以①状态下
N2∶
H2∶
NH3平衡=15∶6∶15a。②起始状态时,有1molNH3,则相当于起始时有N2和H2分别为05mol和15mol,按
N2∶
H2∶
NH3平衡=1∶4∶a,可得②状态时
N2∶
H2∶
NH3平衡=05∶2∶05a,所以原有N2和H2分别为0和05mol。
f③设起始时
NH3为xmol,则相当于N2和H2总量分别为m+mol,则(m+
x3xmol和(g+)22
x3x)∶(g+)=1∶4,即可得x=2g-4m223x)∶y,即:y=(g-3m)a。2
设为
NH3平衡ymol,可得:4∶a=(g+
题型Ⅶ:通过建立等效平衡的中间状态,比较反应物转化率的大小以及平衡时某物质体积分数、浓度的大小【例题】体积相同的甲、乙两个容器中,分别充有等物质的量的SO2和O2,在相同温度下发生反应:2SO2+O22SO3并达到平衡。在这过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO2的转化率为p,则乙容器中SO2的转化率为()A.等于pB.大于pC.小于pD.无法判断【点拨】根据题意,甲、乙两容器可设为如图所示装置。
2SO2+O22SO3是一气体总物质的量减少的反应。甲容器保持体积不变,压强变小;乙容器保持压强不变,体积减小,达到平衡状态时转化为状态丙。假设乙中的活塞不移动,由于甲、乙两个容器的体积、温度相同,达到平衡时甲、乙两容器中存在的平衡是等效平衡,其中SO2的转化率也相等。对于乙和丙两个状态,乙中压强小于丙中压强,因此丙中SO2转化率大于乙中SO2转化率。由此可以判断出丙中SO2的转化率也大于甲中SO2的转化率。所以正确答案为B。【规律总结】对于气体参加的可逆反应,在温度恒定的条件下,涉及体积与压强以及平衡移动有关判断的问题时,可设计一些等效平衡的中间状态来进行求解。这样能降低思维难度,具有变难为易、变抽象为直观的作用。【例题】在相同温度下,有相同体积的甲、乙两容器r