Question

【題目】150℃時，向如圖所示的容器(密封的隔板可自由滑動）中加入4LN2和H2的混合氣體， 在催化劑作用下充分反應(yīng)(催化劑體積忽略不計），反應(yīng)后恢復(fù)到原溫度。平衡后容器體積變?yōu)?.4L，容器內(nèi)氣體對相同條件的氫氣的相對密度為5。

（1）反應(yīng)前混合氣體中V(N2)：V(H2)= _______, 反應(yīng)達(dá)到平衡后V(NH3)= _______L，該反應(yīng)中N2轉(zhuǎn)化率為______。

（2）向平衡后的容器中充入0. 2mol的NH3,一段對間后反應(yīng)再次達(dá)到平衡，恢復(fù)到150℃時測得此過程中從外界吸收了 6.44kJ的熱量；

①充入NH3時，混合氣體的密度將_________，在達(dá)到平衡的過程中，混合氣體的密度將_______(填“增大”、“減小”或“不變”）;反應(yīng)重新達(dá)平衡的混合氣體對氫氣的相對密度將_____5(填“ >”、“ <”或“=”）。

②下列哪些實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)能說明反應(yīng)重新到達(dá)了平衡 _______；

A.容器不再與外界發(fā)生熱交換

B.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變

C.當(dāng)K( N2):V( H2):F( NH3) = 1:3:2時

D.當(dāng)容器的體積不再發(fā)生變化時

③寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式: __________。

Answer 1

【答案】 1∶3 0.6 30% 增大 減小 ＝ A、B、D N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＝-92KJ/mol

【解析】（1）設(shè)起始時氮氣的體積為x，氫氣的體積為4-x，

3H2 +N2 2NH3 體積變化

3 1 2 2

起始 4-x x 0 0

變化 0.9 0.3 0.6 4-3.4=0.6

平衡 4-x-0.9 x-0.3 0.6 0.6

容器內(nèi)氣體對相同條件的氫氣的相對密度為5，則相對分子質(zhì)量為5×2=10，=10，解得x=1；反應(yīng)前混合氣體中V(N2)：V(H2)=x：(4-x)=1：(4-1)=1：3；平衡后氨氣體積為：0.6L，氮氣的轉(zhuǎn)化率為：0.3L/1L×100%=30%；

（2）①再加入0.2m0l氨氣由于氨氣摩爾質(zhì)量為17，大于10，故混合氣體摩爾質(zhì)量增大，則混合氣體密度增大，反應(yīng)過程中，平衡逆向移動，向體積增大方向移動，故混合氣體密度減小，平衡時由于與原平衡等效，所以混合氣體密度和原平衡相等；②該變的量保持不變，則說明達(dá)到平衡狀態(tài)。反應(yīng)過程中，熱量、混合氣體平均相對分子質(zhì)量、體積在變化，若這些量保持不變，則說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故答案為A、B、D；③從（1）計算可知，氮氣的轉(zhuǎn)化率為30%，則氨氣分解率為70%，故0.2mol×70%氨氣分解吸收6.44kJ熱量，則2mol氨氣分解吸收熱量為：6.44kJ/0.14mol×2mol=92kJ，則生成2mol氨氣放出92kJ熱量，則氫氣和氮氣合成氨氣的熱化學(xué)方程式為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92k

J/mol。