Question

在恒溫恒容的密閉容器中，通入x mol N₂和y mol H₂發(fā)生如下反應(yīng)：N₂+3H₂2NH₃，，平衡后，測(cè)得反應(yīng)放出的熱量為18.4kJ，混合氣體總的物質(zhì)的量為3.6mol，容器內(nèi)的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的90%．又知N₂和H₂的轉(zhuǎn)化率相同．
（1）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明起始充入N₂和H₂的物質(zhì)的量分別為：x=

1

，y=

3

．平衡后NH₃的體積分?jǐn)?shù)

1

9

（2）寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92kJ/mol

．
（3）如果把上述反應(yīng)在恒溫恒壓的條件下反應(yīng)放出的熱量應(yīng)該

大于

18.4kJ（填大于、小于或等于）．
（4）若起始加入N₂、H₂和NH₃的物質(zhì)的量分別為a mol、b mol、c mol，達(dá)平衡時(shí)各物質(zhì)的含量與上述平衡完全相同．
①若c=2，在相同的條件下達(dá)平衡時(shí)，該反應(yīng)吸收的熱量為

73.6

kJ．
②若維持反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則起始時(shí)c的取值范圍為

0≤c＜0.4

．

Answer 1

分析：（1）化學(xué)反應(yīng)前后，氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比；
（2）熱化學(xué)方程式中反應(yīng)的各物質(zhì)系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比；
（3）反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，體系的壓強(qiáng)越來(lái)越小；
（4）反應(yīng)放熱或吸熱的多少與參與反應(yīng)的物質(zhì)的量的多少有關(guān)，采用歸邊相等的方法來(lái)分析是確定范圍的一個(gè)方法．

解答：解：（1）假設(shè)氮?dú)夂蜌錃獾霓D(zhuǎn)化率為α，
                     N₂+3H₂2NH₃，
各物質(zhì)的起始物質(zhì)的量x    y            0
變化的物質(zhì)的量     xα    yα
平衡時(shí)的物質(zhì)的量  x-xα    y-yα
則生成的氨氣的物質(zhì)的量為2xα=

2yα

3

，所以y=3x，化學(xué)反應(yīng)前后，氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，所以

3.6mol

(x+y)mol

=0.9，即 x+y=4，故x=1，y=3，
并且（x-xα）+（y-yα）+2xα=3.6mol，即α=20%，平衡后NH₃的體積分?jǐn)?shù)=

2×20%×1mol

3.6mol

×100%=

1

9

，故答案為：1；3；

1

9

；
（2）反應(yīng)后的物質(zhì)的量為3.6 mol，因壓強(qiáng)為原來(lái)的90%，故原氣體的物質(zhì)的量為4 mol，應(yīng)加入H₂3 mol，氣體的物質(zhì)的量由4 mol減少到平衡時(shí)的3.6 mol，由差量法求得產(chǎn)生
0.4 mol NH₃，由此推知產(chǎn)生2 mol NH₃放出熱量92 kJ，故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92 kJ/mol；
（3）反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，體系的壓強(qiáng)越來(lái)越小，如果上述反應(yīng)在恒溫恒壓的條件下進(jìn)行，可以看成是相當(dāng)于把原平衡增大了壓強(qiáng)，則平衡向正向進(jìn)行，所以放熱更多，故答案為：大于；
（4）此為恒容條件下反應(yīng)前后化學(xué)計(jì)量數(shù)不等的平衡問(wèn)題，應(yīng)采用歸邊相等的方法來(lái)分析：因達(dá)到平衡時(shí)c為0.4 mol，若要反應(yīng)向正方向進(jìn)行，c應(yīng)小于0.4，故0≤c＜0.4，若c=2 mol，a=0，b=0，反應(yīng)逆向進(jìn)行達(dá)到平衡時(shí)亦剩余0.4 mol，反應(yīng)掉1.6 mol，故放

1.6mol

2mol

×92 kJ?mol^-1×

1

2

=73.6 kJ，故答案為：73.6；0≤c＜0.4．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道有關(guān)熱化學(xué)知識(shí)的綜合題，難度較大，考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力．