题目内容
【题目】工业合成氨的原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),请回答下列问题:
(1)已知拆开1mol H﹣H键、1mol N≡N、1mol N﹣H键分别需要吸收的能量为436kJ、946kJ、391kJ。则由N2和H2反应生成1mol NH3需要放出_________的热量。
(2)若N2、H2、NH3的起始浓度依次为0.2mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L,当反应达平衡时,浓度分别是a、b、c(mol/L),则各物质的浓度有可能的是___________。
A.c=0.5mol/L B.b=0.5mol/L
C.c=0.4mol/L D.a=0.3mol/L
(3)若在2L密闭容器中,充入1 mol N2和3mol H2,2min时达到平衡。测得平衡时N2的浓度为0.3 mol/L。
①2min内v(NH3)=___________。
②平衡时容器的压强与起始时压强之比___________。
【答案】 46kJ B 0.2mol/(L·min) 4:5
【解析】分析:(1)根据ΔH=反应物的化学键断裂吸收的能量-生成物的化学键形成释放的能量解答;
(2)根据合成氨是可逆反应,反应物不能完全转化为生成物判断;
(3)根据三段式计算。
详解:(1)已知拆开1mol H﹣H键、1mol N≡N、1mol N﹣H键分别需要吸收的能量为436kJ、946kJ、391kJ,则反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的ΔH=(946+3×436-2×3×391)kJ/mol=-92kJ/mol,所以由N2和H2反应生成1molNH3需要放出92kJ/mol×1/2×1mol=46kJ的热量。
(2)若N2、H2、NH3的起始浓度依次为0.2mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L,当反应达平衡时,浓度分别是a、b、c(mol/L),如果反应向正反应方向进行,假设反应物能完全转化,则
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始浓度(mol/L) 0.2 0.3 0.2
转化浓度(mol/L) 0.1 0.3 0.2
平衡浓度(mol/L) 0.1 0 0.4
如果反应向逆反应方向进行,假设反应物能完全转化,则
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始浓度(mol/L) 0.2 0.3 0.2
转化浓度(mol/L) 0.1 0.3 0.2
平衡浓度(mol/L) 0.3 0.6 0
由于是可逆反应,则0.1<a<0.3、0<b<0.6、0<c<0.4,所以选项ACD均是不可能的,答案选B;
(3) N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始浓度(mol/L) 0.5 1.5 0
转化浓度(mol/L) 0.2 0.6 0.4
平衡浓度(mol/L) 0.3 0.9 0.4
①2min内v(NH3)=0.4mol/L÷2min=0.2mol/(L·min);
②相同条件下压强之比是物质的量之比,也是气体的浓度之比,则平衡时容器的压强与起始时压强之比为。