Question

【題目】可逆反應N2+3H22NH3是一個放熱反應。有甲、乙兩個完全相同的容器，向甲容器中加入1molN2和3molH2，在一定條件下，達平衡時放出的熱量為Q1；在相同條件下，向乙容器加入2molNH3，達平衡時，吸收的熱量為Q2．已知Q2=4Q1，則甲容器中H2的轉化率為

A. 80% B. 25% C. 75% D. 20%

Answer 1

【答案】D

【解析】由于1molN2和3molH2完全反應可以生成2molNH3，所以甲乙兩個體系的平衡狀態是一樣的，即三種氣體的濃度完全相同，對于同一可逆反應，相同條件下，正反應的反應熱與逆反應的反應熱，數值相等，符號相反。N2和H2完全反應時放熱Q，則NH3完全分解時吸熱也是Q。假設甲容器中的參加反應的氮氣的物質的量為xmol，所以：

對于甲容器：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-QkJ/mol
起始（mol）：1 3 0
變化（mol）：x 3x 2x
平衡（mol）：1-x 3-3x 2x
所以Q1=xQkJ，
乙容器反應混合物各組分的物質的量也是為N2（1-x ）mol、H2（3-3x ）mol、NH32xmol，所以分解的NH3的物質的量為（2-2x）mol，
對于乙容器：2NH3（g）N2（g）+3H2（g）△H=+QkJ/mol，故吸收的熱量Q2=(2-2x)/2kJ=（1-x）kJ，所以，（1-x）=4x，解得x=0.2，所以H2的轉化率為0.2mol×3/3mol=20%，故選D.