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【题目】可逆反应N2+3H22NH3是一个放热反应。有甲、乙两个完全相同的容器,向甲容器中加入1molN2和3molH2,在一定条件下,达平衡时放出的热量为Q1;在相同条件下,向乙容器加入2molNH3,达平衡时,吸收的热量为Q2.已知Q2=4Q1,则甲容器中H2的转化率为

A. 80% B. 25% C. 75% D. 20%

【答案】D

【解析】由于1molN23molH2完全反应可以生成2molNH3,所以甲乙两个体系的平衡状态是一样的,即三种气体的浓度完全相同,对于同一可逆反应,相同条件下,正反应的反应热与逆反应的反应热,数值相等,符号相反。N2H2完全反应时放热Q,则NH3完全分解时吸热也是Q。假设甲容器中的参加反应的氮气的物质的量为xmol,所以:

对于甲容器:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-QkJ/mol
起始(mol):1 3 0
变化(mol):x 3x 2x
平衡(mol):1-x 3-3x 2x
所以Q1=xQkJ,
乙容器反应混合物各组分的物质的量也是为N2(1-x )mol、H2(3-3x )mol、NH32xmol,所以分解的NH3的物质的量为(2-2x)mol,
对于乙容器:2NH3(g)N2(g)+3H2(g)H=+QkJ/mol,故吸收的热量Q2=(2-2x)/2kJ=(1-x)kJ,所以,(1-x)=4x,解得x=0.2,所以H2的转化率为0.2mol×3/3mol=20%,故选D.

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