在一固定体积的容器中放入一定量的NH4Cl,发生反应:NH4Cl(s)→NH3(g)+HCl(g),∆rHΘm=177kJ·mol-1。360℃达到平衡时,p(NH3)=p(HCl)=100kPa,则KΘ=__________;温度不变,加压使体积缩小到原来的一半,平衡将向__________移动;温度不变,加入N2气,KΘ将__________;升高温度,平衡向__________移动。
题目解答
答案
1.00;1;1.0# 左;逆向;逆反应方向# 不变;# 右;正向;正反应方向
解析
考查要点:本题主要考查化学平衡常数的计算、勒沙特列原理的应用以及温度对平衡的影响。
解题核心思路:
- 平衡常数计算:固体的活度为1,平衡常数仅由气体产物的分压决定。
- 压强对平衡的影响:反应前后气体物质的量相等,压强变化不会移动平衡。
- 惰性气体的影响:总压变化但分压不变时,平衡不移动,平衡常数不变。
- 温度对平衡的影响:吸热反应升温时平衡向正反应方向移动。
破题关键点:
- 平衡常数表达式:$K_p = p(\text{NH}_3) \cdot p(\text{HCl})$,需注意单位换算。
- 勒沙特列原理:体积变化导致压强变化时,需判断反应前后气体物质的量是否相等。
- 惰性气体的影响:若容器体积不变,加入惰性气体不影响分压,平衡不变。
- 温度与焓变关系:$\Delta H > 0$时,升温平衡向吸热方向(正反应)移动。
第(1)题:求平衡常数$K_\theta$
平衡常数表达式
反应为$\text{NH}_4\text{Cl}(s) \rightarrow \text{NH}_3(g) + \text{HCl}(g)$,固体活度为1,故:
$K_p = p(\text{NH}_3) \cdot p(\text{HCl})$
代入数据
平衡时$p(\text{NH}_3) = p(\text{HCl}) = 100 \, \text{kPa}$,标准压力$p^\theta = 100 \, \text{kPa}$,因此:
$K_\theta = \frac{p(\text{NH}_3)}{p^\theta} \cdot \frac{p(\text{HCl})}{p^\theta} = \frac{100}{100} \cdot \frac{100}{100} = 1.00$
第(2)题:加压使体积减半
判断平衡移动方向
反应前后气体物质的量相等($1 + 1 = 2$),压强变化不会改变平衡常数。体积减半后,分压加倍,此时:
$Q_p = (2p^\theta) \cdot (2p^\theta) = 4p^\theta^2 > K_\theta = p^\theta^2$
系统逆向反应以抵消变化,平衡左移。
第(3)题:加入N₂气
分析分压变化
若容器体积不变,加入N₂气仅增加总压,但$\text{NH}_3$和$\text{HCl}$的分压不变,故$Q_p = K_\theta$,平衡不移动,$K_\theta$不变。
第(4)题:升高温度
温度对平衡的影响
反应$\Delta H > 0$为吸热反应,升温使平衡向正反应方向移动。