题目内容
在恒温恒容的密闭容器中,通入x mol N2和y mol H2发生如下反应:N2+3H22NH3,,平衡后,测得反应放出的热量为18.4kJ,混合气体总的物质的量为3.6mol,容器内的压强变为原来的90%.又知N2和H2的转化率相同.
(1)通过计算说明起始充入N2和H2的物质的量分别为:x=
(2)写出该反应的热化学方程式
(3)如果把上述反应在恒温恒压的条件下反应放出的热量应该
(4)若起始加入N2、H2和NH3的物质的量分别为a mol、b mol、c mol,达平衡时各物质的含量与上述平衡完全相同.
①若c=2,在相同的条件下达平衡时,该反应吸收的热量为
②若维持反应向正反应方向进行,则起始时c的取值范围为
(1)通过计算说明起始充入N2和H2的物质的量分别为:x=
1
1
,y=3
3
.平衡后NH3的体积分数1 |
9 |
1 |
9 |
(2)写出该反应的热化学方程式
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H=-92kJ/mol
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H=-92kJ/mol
.(3)如果把上述反应在恒温恒压的条件下反应放出的热量应该
大于
大于
18.4kJ(填大于、小于或等于).(4)若起始加入N2、H2和NH3的物质的量分别为a mol、b mol、c mol,达平衡时各物质的含量与上述平衡完全相同.
①若c=2,在相同的条件下达平衡时,该反应吸收的热量为
73.6
73.6
kJ.②若维持反应向正反应方向进行,则起始时c的取值范围为
0≤c<0.4
0≤c<0.4
.分析:(1)化学反应前后,气体的压强之比等于物质的量之比;
(2)热化学方程式中反应的各物质系数之比等于物质的量之比;
(3)反应是一个气体体积减小的反应,随着反应的进行,体系的压强越来越小;
(4)反应放热或吸热的多少与参与反应的物质的量的多少有关,采用归边相等的方法来分析是确定范围的一个方法.
(2)热化学方程式中反应的各物质系数之比等于物质的量之比;
(3)反应是一个气体体积减小的反应,随着反应的进行,体系的压强越来越小;
(4)反应放热或吸热的多少与参与反应的物质的量的多少有关,采用归边相等的方法来分析是确定范围的一个方法.
解答:解:(1)假设氮气和氢气的转化率为α,
N2+3H22NH3,
各物质的起始物质的量x y 0
变化的物质的量 xα yα
平衡时的物质的量 x-xα y-yα
则生成的氨气的物质的量为2xα=
,所以y=3x,化学反应前后,气体的压强之比等于物质的量之比,所以
=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的体积分数=
×100%=
,故答案为:1;3;
;
(2)反应后的物质的量为3.6 mol,因压强为原来的90%,故原气体的物质的量为4 mol,应加入H23 mol,气体的物质的量由4 mol减少到平衡时的3.6 mol,由差量法求得产生
0.4 mol NH3,由此推知产生2 mol NH3放出热量92 kJ,故答案为:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H=-92 kJ/mol;
(3)反应是一个气体体积减小的反应,随着反应的进行,体系的压强越来越小,如果上述反应在恒温恒压的条件下进行,可以看成是相当于把原平衡增大了压强,则平衡向正向进行,所以放热更多,故答案为:大于;
(4)此为恒容条件下反应前后化学计量数不等的平衡问题,应采用归边相等的方法来分析:因达到平衡时c为0.4 mol,若要反应向正方向进行,c应小于0.4,故0≤c<0.4,若c=2 mol,a=0,b=0,反应逆向进行达到平衡时亦剩余0.4 mol,反应掉1.6 mol,故放
×92 kJ?mol-1×
=73.6 kJ,故答案为:73.6;0≤c<0.4.
N2+3H22NH3,
各物质的起始物质的量x y 0
变化的物质的量 xα yα
平衡时的物质的量 x-xα y-yα
则生成的氨气的物质的量为2xα=
2yα |
3 |
3.6mol |
(x+y)mol |
并且(x-xα)+(y-yα)+2xα=3.6mol,即α=20%,平衡后NH3的体积分数=
2×20%×1mol |
3.6mol |
1 |
9 |
1 |
9 |
(2)反应后的物质的量为3.6 mol,因压强为原来的90%,故原气体的物质的量为4 mol,应加入H23 mol,气体的物质的量由4 mol减少到平衡时的3.6 mol,由差量法求得产生
0.4 mol NH3,由此推知产生2 mol NH3放出热量92 kJ,故答案为:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H=-92 kJ/mol;
(3)反应是一个气体体积减小的反应,随着反应的进行,体系的压强越来越小,如果上述反应在恒温恒压的条件下进行,可以看成是相当于把原平衡增大了压强,则平衡向正向进行,所以放热更多,故答案为:大于;
(4)此为恒容条件下反应前后化学计量数不等的平衡问题,应采用归边相等的方法来分析:因达到平衡时c为0.4 mol,若要反应向正方向进行,c应小于0.4,故0≤c<0.4,若c=2 mol,a=0,b=0,反应逆向进行达到平衡时亦剩余0.4 mol,反应掉1.6 mol,故放
1.6mol |
2mol |
1 |
2 |
点评:本题是一道有关热化学知识的综合题,难度较大,考查学生分析和解决问题的能力.
练习册系列答案
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在恒温恒容的密闭容器中,有可逆反应2NO(g)+O2(g)?2NO2(g).下列不能说明该反应已达到化学平衡状态的是( )
A、反应容器中压强不随时间变化而变化 | B、混合气体颜色保持不变 | C、混合气体的密度保持不变 | D、各物质的物质的量浓度保持不变 |