Question

【題目】N2與H2反應(yīng)生成NH3的過程中能量變化曲線如圖所示。若在一個固定容積的密閉容器中充入1 mol N2和3 mol H2，使反應(yīng)N2＋3H22NH3達(dá)到平衡，測得反應(yīng)放出熱量為Q1。

填寫下列空白：

(1)Q1________92 kJ(填“＞”“＜”或“＝”)。

(2)b曲線是________時的能量變化曲線。

(3)上述條件下達(dá)到平衡時H2的轉(zhuǎn)化率為________。

(4)在溫度體積一定的條件下，若通入2 mol N2和6 mol H2反應(yīng)后放出的熱量為Q2 kJ，則2Q1與Q2的關(guān)系為______________。

Answer 1

【答案】＜ 加入催化劑 Q1/92 Q2＞2Q1

【解析】

（1）N2與H2反應(yīng)生成NH3的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物；

（2）加催化劑降低反應(yīng)的活化能；

（3）根據(jù)反應(yīng)的熱量之比等于物質(zhì)的量之比求出參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量，再求出轉(zhuǎn)化率；

（4）若通入2mol N2和6mol H2，則初始反應(yīng)物的物質(zhì)的量增大了一倍，由于壓強(qiáng)增大平衡正向移動，所以反應(yīng)的熱量增大。

（1）由圖可知反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=508 kJ·mol－1-600 kJ·mol－1=-92kJ·mol－1，N2與H2反應(yīng)生成NH3的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物，即1mol N2和3mol H2不能完全反應(yīng)生成1molNH3，則反應(yīng)放出的熱量值Q1＜92；

（2）加催化劑降低反應(yīng)的活化能，所以圖中b曲線表示加入了催化劑；

（3）設(shè)轉(zhuǎn)化的氫氣為xmol，則

N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92kJ·mol－1

3mol 92kJ

xmol Q1kJ

則x=3Q1/92 mol

所以達(dá)平衡時H2的轉(zhuǎn)化率為3Q1/92mol÷3mol=Q1/92；

（4）向密閉容器中通入1mol N2和3mol H2，達(dá)到平衡時放出熱量Q1kJ；另一容積相同的密閉容器中通入2mol N2和6mol H2，達(dá)到平衡時如果與原平衡相同，則放出熱量應(yīng)該是2QkJ，由于通入2mol N2和6mol H2的壓強(qiáng)比通入1mol N2和3mol H2的大，平衡向正向移動，放出的熱量還會增大，即Q2＞2Q1。