Question

在一定温度下，向一个容积不变的容器中，通入2 mol N₂和8 mol H₂及固体催化剂。使之反应。已知：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）；ΔH=-92.2 kJ·mol^-1。平衡时容器内气体压强为起始时的80%。

（1）平衡时容器内NH₃的体积分数为__________。

（2）加入2 mol N₂和8 mol H₂，达到平衡时，放出热量为__________（填序号）。

A.小于92.2 kJ                         B.等于92.2 kJ

C.小于92.2 kJ                         D.可能大于或小于或等于92.2 kJ

（3）在相同容器中，降低温度，通入2 mol NH₃和1 molH₂及固体催化剂，反应达到平衡时NH₃的体积分数是否为1/4，下列判断正确的是__________（填序号）。

A.一定等于1/4                        B.一定大于1/4

C.一定小于1/4                        D.可能大于或小于或等于1/4

理由是：___________________________________________________________。

（4）保持同一温度，在相同的容器中，起始通入一定物质的量N₂、H₂、NH₃，欲使平衡时NH₃的体积分数为1/4，且起始时反应表现为向正反应方向进行，则充入N₂的物质的量a （mol）的取值范围是：________________________________________________________。

Answer 1

（1）25%  （2）B或C  （3）D  起始通入2 mol NH₃和1 mol H₂相当于1 mol N₂和4 mol H₂，所以最终的平衡状态相当于对题中的平衡状态进行减压降温，减压NH₃的体积分数减小，降温NH₃的体积分数增大，所以是D。

（4）1＜a≤2

解析：             N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g） 总

起（mol）：     2             8                          0          10

变（mol）：     x             3x                       2x

平（mol）：     2-x        8-3x                      2x        10-2x

据题意有10-2x=10×80%，得x=1

（1）NH₃%=×100%=×100%=25%。

（2）反应掉的N₂和H₂分别为1 mol、3 mol，生成的NH₃为2 mol，说明反应“N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）；ΔH=-92.2 kJ·mol^-1”恰好1 mol N₂反应，则反应放出的热量一定为92.2 kJ。

（3）“2 mol NH₃、1 mol H₂”等效于“1 mol N₂、4 mol H₂”。在相同容器中，改用“1 mol N₂、4 mol H₂”相当于对原平衡体系减压，此措施使NH₃体积分数减小。对原平衡体系降温的措施使NH₃体积分数增大。两措施对NH₃体积分数的影响不一致，导致NH₃体积分数可能大于、小于或等于1/4。

（4）欲使平衡时NH₃的体积分数为，实为要求达相同平衡状态，则起始物料必须与“2 mol N₂、8 mol H₂”等效，据此可知a可取的最大值为2，即a≤2。欲使开始时反应表现为向正反应方向进行，起始物料中N₂必须比平衡时多，据此可知a＞1。综合而言，1＜a≤2。