Question

在恒温恒容的密闭容器中通入1molN₂和X molH₂发生如下反应：N₂+3H₂?2NH₃．达到平衡后，测得反应放出的热量为18.4kJ，混合气体的物质的量为3.6mol，容器内的压强变为原来的90%．
（1）起始时充入H₂物质的量为

 

mol；
（2）该反应的热化学方程式为

 

；
（3）若起始时加入N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为a、b、c，达到平衡时各组分物质的量与上述平衡相同．
①若维持反应向正方向进行，则起始时c的取值范围是

 

．
②若c=2mol，在相同条件下达到平衡时，该反应吸收的热量为

 

kJ．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,热化学方程式

专题：化学平衡专题

分析：恒温恒容条件下，气体的压强之比等于其物质的量之比，反应达到平衡后，混合气体的物质的量为3.6mol，容器内的压强变为原来的90%，则反应前混合气体的物质的量为4mol，
（1）反应前混合气体的物质的量为4mol，为氢气和氮气的物质的量之和；
（2）达到平衡后，设参加反应的氮气的物质的量为x，
N₂+3H₂?2NH₃    减少的物质的量
1mol           2mol
x           （4-3.6）mol
1mol：2mol=x：（4-3.6）mol
x=

1mol×(4-3.6)mol

2mol

=0.2mol，
0.2mol氮气参加反应放出18.4kJ热量，则1mol氮气参加反应放出92.0kJ，据此书写热化学反应方程式；        
（3）若起始时加入N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为a、b、c，达到平衡时各组分物质的量与上述平衡相同，为等效平衡，
①若维持反应向正方向进行，开始时加入的c为0或略微小于平衡浓度；
②若c=2mol，a=b=0，该反应达到平衡状态时，反应逆向平衡时剩余0.4mol，根据氨气和反应热之间的关系式计算．

解答： 解：恒温恒容条件下，气体的压强之比等于其物质的量之比，反应达到平衡后，混合气体的物质的量为3.6mol，容器内的压强变为原来的90%，则反应前混合气体的物质的量为4mol，
（1）反应前混合气体的物质的量为4mol，为氢气和氮气的物质的量之和，氮气的物质的量为1mol，则氢气的物质的量为3mol，故答案为：3；
（2）达到平衡后，设参加反应的氮气的物质的量为x，
N₂+3H₂?2NH₃    减少的物质的量
1mol             2mol
x              （4-3.6）mol
1mol：2mol=x：（4-3.6）mol
x=

1mol×(4-3.6)mol

2mol

=0.2mol，
0.2mol氮气参加反应放出18.4kJ热量，则1mol氮气参加反应放出92.0kJ，该反应热化学反应方程式为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.0kJ/mol，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.0kJ/mol；
（3）若起始时加入N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为a、b、c，达到平衡时各组分物质的量与上述平衡相同，为等效平衡，
①若维持反应向正方向进行，开始时加入的c为0或略微小于平衡浓度，平衡时氨气的物质的量为0.4mol，所以c的取值范围为0≤c＜0.4mol，
故答案为：0≤c＜0.4mol；
②若c=2mol，a=b=0，该反应达到平衡状态时，反应逆向平衡时剩余0.4mol，则参加反应的氨气的物质的量为1.6mol，设吸收的热量为y，
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g） 92.0kJ
            2mol   92.0kJ
            1.6mol y
2mol：92.0kJ=1.6mol：y
y=

92.0kJ×1.6mol

2mol

=73.6kJ，
故答案为：73.6．

点评：本题考查化学平衡计算，涉及等效平衡，根据反应方程式中各个物理量之间的关系式计算，难点是（3）题中等效平衡计算，采用一边倒的方法确定是否为等效平衡，题目难度中等．