Question

合成氨工业用氢和氮在催化剂作用下直接合成，下表表示在一定温度和压强作用下达到动态平稳时氨的含量。

达到平稳时混合气体中氨的含量（体积百分比）（氮气和氢气的体积比是1：3）

氨含量      P(大气压) t(℃)	100	200	300	600	1000
200	81.5	86.4	89.9	95.4	98.8
300	52.0	64.2	71.0	84.2	92.6
400	25.1	38.2	47.0	65.2	79.8
500	10.6	19.1	26.4	42.2	57.5

右图是一透热性能很好的坚固容器，活塞C可左右移动。其

总体积为44.8L，现将400℃、300大气压的氢气33.6L和400℃、

300大气压的氮气11.2L充入容器中，当两者反应达到动态平稳

时，若保持混合气体的温度和压强仍为400℃和300大气压，求：

 (1)容器是向外界放热，还是吸热？为什么？

（2）试计算充入容器中氮气质量是多少克？

（3）活塞C要向左侧移动的距离与容器全长之比是多少？

Answer 1

(1)该反应是放热反应，若保持反应时温度不变，容器必须向外界放热.

(2) 1.7×10³g

(3)活塞C向左移动距离与活塞全长之比为=0.24?

解析:

(1)由表中查出在400^oC、300大气压条件下氢、氮混合达到动态平衡时的氨的含量为47%。

氢和氮反应方程如下

N₂+3H₂  2NH₃+92.4kJ

该反应是放热反应，若保持反应时温度不变，容器必须向外界放热.

(2)因为

所以V₀==1363L，则

m=×28=1.7×10³g

(3)动态平衡时氢和氮的含量均为53%,其总体积为V'=(33.6+11.2)×0.53=23.74L

反应后生成氨的体积为

V"=(33.6+11.2)×0.47÷2=10.53L

则反应后总体积为

V=V'+V"=34.72L

活塞C向左移动距离与活塞全长之比为=0.24