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化学
题目

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。

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:

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。

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