题目内容
【题目】已知:可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0。现有甲、乙两个容积相同且不变的真空密闭容器,向甲容器中加入1molN2(g)和3molH2(g),在一定条件下发生反应,达到平衡时放出热量为Q1kJ。在相同条件下,向乙容器中加入2molNH3(g)并发生反应,达到平衡时吸收热量为Q2kJ,若Q1=3Q2。下列叙述中正确的是
A.达平衡时甲中NH3的体积分数为75%
B.达平衡时甲、乙中NH3的体积分数乙>甲
C.达到平衡后,再向乙中加入0.25molN2(g)、0.75molH2(g)和1.5molNH3(g),平衡向生成NH3的方向移动
D.乙中反应的热化学方程式为2NH3(g)N2(g)+3H2(g);△H=+Q2kJ/mol
【答案】C
【解析】
试题分析:A、由于1molN2和3molH2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.N2和H2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=×QkJ=(1-x)QkJ,所以3(1-x)Q=xQ,解得x=0.75,所以NH3的体积分数为×100%=30%,故A错误;B、甲乙容器中达到的平衡是相同平衡,所以氨气的体积分数相同,故B错误;C、依据A分析计算得到平衡物质的量N2为0.25mol,H2为0.75mol,NH3为1.5mol,再向乙中加入0.25mol N2(g)、0.75mol H2(g)和1.5mol NH3(g),相当于增大压强,平衡正向进行,故C正确;D、反应是可逆反应,乙中反应的热化学方程式为2NH3(g)N2(g)+3H2(g)△H>+Q2kJ/mol,故D错误;故选C。