Question

【題目】N2與H2反應生成NH3的過程中能量變化曲線如圖所示。若在一個固定容積的密閉容器中充入1 mol N2和3 mol H2，使反應N2＋3H22NH3達到平衡，測得反應放出熱量為Q1。

填寫下列空白：

(1)Q1________92 kJ(填“＞”“＜”或“＝”)。

(2)b曲線是________時的能量變化曲線。

(3)上述條件下達到平衡時H2的轉化率為________。

(4)在溫度體積一定的條件下，若通入2 mol N2和6 mol H2反應后放出的熱量為Q2 kJ，則2Q1與Q2的關系為______________。

Answer 1

【答案】＜ 加入催化劑 Q1/92 Q2＞2Q1

【解析】

（1）N2與H2反應生成NH3的反應為可逆反應，反應物不能完全轉化為生成物；

（2）加催化劑降低反應的活化能；

（3）根據反應的熱量之比等于物質的量之比求出參加反應的氫氣的物質的量，再求出轉化率；

（4）若通入2mol N2和6mol H2，則初始反應物的物質的量增大了一倍，由于壓強增大平衡正向移動，所以反應的熱量增大。

（1）由圖可知反應的熱化學方程式為：N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=508 kJ·mol－1-600 kJ·mol－1=-92kJ·mol－1，N2與H2反應生成NH3的反應為可逆反應，反應物不能完全轉化為生成物，即1mol N2和3mol H2不能完全反應生成1molNH3，則反應放出的熱量值Q1＜92；

（2）加催化劑降低反應的活化能，所以圖中b曲線表示加入了催化劑；

（3）設轉化的氫氣為xmol，則

N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92kJ·mol－1

3mol 92kJ

xmol Q1kJ

則x=3Q1/92 mol

所以達平衡時H2的轉化率為3Q1/92mol÷3mol=Q1/92；

（4）向密閉容器中通入1mol N2和3mol H2，達到平衡時放出熱量Q1kJ；另一容積相同的密閉容器中通入2mol N2和6mol H2，達到平衡時如果與原平衡相同，則放出熱量應該是2QkJ，由于通入2mol N2和6mol H2的壓強比通入1mol N2和3mol H2的大，平衡向正向移動，放出的熱量還會增大，即Q2＞2Q1。