Question

在恒溫恒容的密閉容器中，通入x mol N₂和y mol H₂發生如下反應：N₂+3H₂2NH₃，，平衡后，測得反應放出的熱量為18.4kJ，混合氣體總的物質的量為3.6mol，容器內的壓強變為原來的90%．又知N₂和H₂的轉化率相同．
（1）通過計算說明起始充入N₂和H₂的物質的量分別為：x=

1

，y=

3

．平衡后NH₃的體積分數

1

9

（2）寫出該反應的熱化學方程式

N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92kJ/mol

．
（3）如果把上述反應在恒溫恒壓的條件下反應放出的熱量應該

大于

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

73.6

kJ．
②若維持反應向正反應方向進行，則起始時c的取值范圍為

0≤c＜0.4

．

Answer 1

分析：（1）化學反應前后，氣體的壓強之比等于物質的量之比；
（2）熱化學方程式中反應的各物質系數之比等于物質的量之比；
（3）反應是一個氣體體積減小的反應，隨著反應的進行，體系的壓強越來越��；
（4）反應放熱或吸熱的多少與參與反應的物質的量的多少有關，采用歸邊相等的方法來分析是確定范圍的一個方法．

解答：解：（1）假設氮氣和氫氣的轉化率為α，
                     N₂+3H₂2NH₃，
各物質的起始物質的量x    y            0
變化的物質的量     xα    yα
平衡時的物質的量  x-xα    y-yα
則生成的氨氣的物質的量為2xα=

2yα

3

，所以y=3x，化學反應前后，氣體的壓強之比等于物質的量之比，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的體積分數=

2×20%×1mol

3.6mol

×100%=

1

9

，故答案為：1；3；

1

9

；
（2）反應后的物質的量為3.6 mol，因壓強為原來的90%，故原氣體的物質的量為4 mol，應加入H₂3 mol，氣體的物質的量由4 mol減少到平衡時的3.6 mol，由差量法求得產生
0.4 mol NH₃，由此推知產生2 mol NH₃放出熱量92 kJ，故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92 kJ/mol；
（3）反應是一個氣體體積減小的反應，隨著反應的進行，體系的壓強越來越小，如果上述反應在恒溫恒壓的條件下進行，可以看成是相當于把原平衡增大了壓強，則平衡向正向進行，所以放熱更多，故答案為：大于；
（4）此為恒容條件下反應前后化學計量數不等的平衡問題，應采用歸邊相等的方法來分析：因達到平衡時c為0.4 mol，若要反應向正方向進行，c應小于0.4，故0≤c＜0.4，若c=2 mol，a=0，b=0，反應逆向進行達到平衡時亦剩余0.4 mol，反應掉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．

點評：本題是一道有關熱化學知識的綜合題，難度較大，考查學生分析和解決問題的能力．