Question

在恒溫恒容的密閉容器中通入1molN₂和X molH₂發(fā)生如下反應(yīng)：N₂+3H₂?2NH₃．達(dá)到平衡后，測得反應(yīng)放出的熱量為18.4kJ，混合氣體的物質(zhì)的量為3.6mol，容器內(nèi)的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?0%．
（1）起始時(shí)充入H₂物質(zhì)的量為

 

mol；
（2）該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

 

；
（3）若起始時(shí)加入N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量分別為a、b、c，達(dá)到平衡時(shí)各組分物質(zhì)的量與上述平衡相同．
①若維持反應(yīng)向正方向進(jìn)行，則起始時(shí)c的取值范圍是

 

．
②若c=2mol，在相同條件下達(dá)到平衡時(shí)，該反應(yīng)吸收的熱量為

 

kJ．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,熱化學(xué)方程式

專題：化學(xué)平衡專題

分析：恒溫恒容條件下，氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比，反應(yīng)達(dá)到平衡后，混合氣體的物質(zhì)的量為3.6mol，容器內(nèi)的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?0%，則反應(yīng)前混合氣體的物質(zhì)的量為4mol，
（1）反應(yīng)前混合氣體的物質(zhì)的量為4mol，為氫氣和氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量之和；
（2）達(dá)到平衡后，設(shè)參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為x，
N₂+3H₂?2NH₃    減少的物質(zhì)的量
1mol           2mol
x           （4-3.6）mol
1mol：2mol=x：（4-3.6）mol
x=

1mol×(4-3.6)mol

2mol

=0.2mol，
0.2mol氮?dú)鈪⒓臃磻?yīng)放出18.4kJ熱量，則1mol氮?dú)鈪⒓臃磻?yīng)放出92.0kJ，據(jù)此書寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式；        
（3）若起始時(shí)加入N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量分別為a、b、c，達(dá)到平衡時(shí)各組分物質(zhì)的量與上述平衡相同，為等效平衡，
①若維持反應(yīng)向正方向進(jìn)行，開始時(shí)加入的c為0或略微小于平衡濃度；
②若c=2mol，a=b=0，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)逆向平衡時(shí)剩余0.4mol，根據(jù)氨氣和反應(yīng)熱之間的關(guān)系式計(jì)算．

解答： 解：恒溫恒容條件下，氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比，反應(yīng)達(dá)到平衡后，混合氣體的物質(zhì)的量為3.6mol，容器內(nèi)的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?0%，則反應(yīng)前混合氣體的物質(zhì)的量為4mol，
（1）反應(yīng)前混合氣體的物質(zhì)的量為4mol，為氫氣和氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量之和，氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為1mol，則氫氣的物質(zhì)的量為3mol，故答案為：3；
（2）達(dá)到平衡后，設(shè)參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為x，
N₂+3H₂?2NH₃    減少的物質(zhì)的量
1mol             2mol
x              （4-3.6）mol
1mol：2mol=x：（4-3.6）mol
x=

1mol×(4-3.6)mol

2mol

=0.2mol，
0.2mol氮?dú)鈪⒓臃磻?yīng)放出18.4kJ熱量，則1mol氮?dú)鈪⒓臃磻?yīng)放出92.0kJ，該反應(yīng)熱化學(xué)反應(yīng)方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.0kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.0kJ/mol；
（3）若起始時(shí)加入N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量分別為a、b、c，達(dá)到平衡時(shí)各組分物質(zhì)的量與上述平衡相同，為等效平衡，
①若維持反應(yīng)向正方向進(jìn)行，開始時(shí)加入的c為0或略微小于平衡濃度，平衡時(shí)氨氣的物質(zhì)的量為0.4mol，所以c的取值范圍為0≤c＜0.4mol，
故答案為：0≤c＜0.4mol；
②若c=2mol，a=b=0，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)逆向平衡時(shí)剩余0.4mol，則參加反應(yīng)的氨氣的物質(zhì)的量為1.6mol，設(shè)吸收的熱量為y，
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g） 92.0kJ
            2mol   92.0kJ
            1.6mol y
2mol：92.0kJ=1.6mol：y
y=

92.0kJ×1.6mol

2mol

=73.6kJ，
故答案為：73.6．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡計(jì)算，涉及等效平衡，根據(jù)反應(yīng)方程式中各個(gè)物理量之間的關(guān)系式計(jì)算，難點(diǎn)是（3）題中等效平衡計(jì)算，采用一邊倒的方法確定是否為等效平衡，題目難度中等．