Question

【题目】N2与H2反应生成NH3的过程中能量变化曲线如图所示。若在一个固定容积的密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，使反应N2＋3H22NH3达到平衡，测得反应放出热量为Q1。

填写下列空白：

(1)Q1________92 kJ(填“＞”“＜”或“＝”)。

(2)b曲线是________时的能量变化曲线。

(3)上述条件下达到平衡时H2的转化率为________。

(4)在温度体积一定的条件下，若通入2 mol N2和6 mol H2反应后放出的热量为Q2 kJ，则2Q1与Q2的关系为______________。

Answer 1

【答案】＜ 加入催化剂 Q1/92 Q2＞2Q1

【解析】

（1）N2与H2反应生成NH3的反应为可逆反应，反应物不能完全转化为生成物；

（2）加催化剂降低反应的活化能；

（3）根据反应的热量之比等于物质的量之比求出参加反应的氢气的物质的量，再求出转化率；

（4）若通入2mol N2和6mol H2，则初始反应物的物质的量增大了一倍，由于压强增大平衡正向移动，所以反应的热量增大。

（1）由图可知反应的热化学方程式为：N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=508 kJ·mol－1-600 kJ·mol－1=-92kJ·mol－1，N2与H2反应生成NH3的反应为可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，即1mol N2和3mol H2不能完全反应生成1molNH3，则反应放出的热量值Q1＜92；

（2）加催化剂降低反应的活化能，所以图中b曲线表示加入了催化剂；

（3）设转化的氢气为xmol，则

N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92kJ·mol－1

3mol 92kJ

xmol Q1kJ

则x=3Q1/92 mol

所以达平衡时H2的转化率为3Q1/92mol÷3mol=Q1/92；

（4）向密闭容器中通入1mol N2和3mol H2，达到平衡时放出热量Q1kJ；另一容积相同的密闭容器中通入2mol N2和6mol H2，达到平衡时如果与原平衡相同，则放出热量应该是2QkJ，由于通入2mol N2和6mol H2的压强比通入1mol N2和3mol H2的大，平衡向正向移动，放出的热量还会增大，即Q2＞2Q1。