Question

在一定溫度下，向一個容積不變的容器中，通入2 mol N₂和8 mol H₂及固體催化劑。使之反應(yīng)。已知：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）；ΔH=-92.2 kJ·mol^-1。平衡時容器內(nèi)氣體壓強為起始時的80%。

（1）平衡時容器內(nèi)NH₃的體積分數(shù)為__________。

（2）加入2 mol N₂和8 mol H₂，達到平衡時，放出熱量為__________（填序號）。

A.小于92.2 kJ                         B.等于92.2 kJ

C.小于92.2 kJ                         D.可能大于或小于或等于92.2 kJ

（3）在相同容器中，降低溫度，通入2 mol NH₃和1 molH₂及固體催化劑，反應(yīng)達到平衡時NH₃的體積分數(shù)是否為1/4，下列判斷正確的是__________（填序號）。

A.一定等于1/4                        B.一定大于1/4

C.一定小于1/4                        D.可能大于或小于或等于1/4

理由是：___________________________________________________________。

（4）保持同一溫度，在相同的容器中，起始通入一定物質(zhì)的量N₂、H₂、NH₃，欲使平衡時NH₃的體積分數(shù)為1/4，且起始時反應(yīng)表現(xiàn)為向正反應(yīng)方向進行，則充入N₂的物質(zhì)的量a （mol）的取值范圍是：________________________________________________________。

Answer 1

（1）25%  （2）B或C  （3）D  起始通入2 mol NH₃和1 mol H₂相當于1 mol N₂和4 mol H₂，所以最終的平衡狀態(tài)相當于對題中的平衡狀態(tài)進行減壓降溫，減壓NH₃的體積分數(shù)減小，降溫NH₃的體積分數(shù)增大，所以是D。

（4）1＜a≤2

解析：             N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g） 總

起（mol）：     2             8                          0          10

變（mol）：     x             3x                       2x

平（mol）：     2-x        8-3x                      2x        10-2x

據(jù)題意有10-2x=10×80%，得x=1

（1）NH₃%=×100%=×100%=25%。

（2）反應(yīng)掉的N₂和H₂分別為1 mol、3 mol，生成的NH₃為2 mol，說明反應(yīng)“N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）；ΔH=-92.2 kJ·mol^-1”恰好1 mol N₂反應(yīng)，則反應(yīng)放出的熱量一定為92.2 kJ。

（3）“2 mol NH₃、1 mol H₂”等效于“1 mol N₂、4 mol H₂”。在相同容器中，改用“1 mol N₂、4 mol H₂”相當于對原平衡體系減壓，此措施使NH₃體積分數(shù)減小。對原平衡體系降溫的措施使NH₃體積分數(shù)增大。兩措施對NH₃體積分數(shù)的影響不一致，導(dǎo)致NH₃體積分數(shù)可能大于、小于或等于1/4。

（4）欲使平衡時NH₃的體積分數(shù)為，實為要求達相同平衡狀態(tài)，則起始物料必須與“2 mol N₂、8 mol H₂”等效，據(jù)此可知a可取的最大值為2，即a≤2。欲使開始時反應(yīng)表現(xiàn)為向正反應(yīng)方向進行，起始物料中N₂必須比平衡時多，據(jù)此可知a＞1。綜合而言，1＜a≤2。