Question

4．在密闭容器中进行反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-akJ/mol．N₂、H₂起始的物质的量分别为10mol和30mol，达到平衡时H₂的转化率为25%．并放出热量bkJ若从NH₃开始在相同条件下欲使平衡时各成分的百分含量与前者相同，则其NH₃的转化率和吸收的热量为（　　）

• A． 25%和7.5akJ
• B． 25%和3bkJ
• C． 75%和（a-b） kJ
• D． 75%和（10a-b） kJ

Answer 1

分析 从氨气开始进行化学反应，平衡时各组分的含量相同，二者为等效平衡：
若为恒温恒容，按化学计量数转化到左边满足n（N₂）=10mol、n（H₂）=30mol即可，根据原平衡时氢气转化率计算原平衡体系中氢气的物质的量，据此计算参加反应的氨气的物质的量，再根据转化率定义计算，根据反应中能量守恒计算吸收的热量；
若为恒温恒压，按化学计量数转化到左边满足n（N₂）：n（H₂）=10mol：30mol=1：3即可，n（N₂）：n（H₂）=1：3等于化学计量数之比，故氨气的物质的量为任意值，氨气的转化率与恒温恒容条件下相同，根据反应中能量守恒计算吸收的热量．

解答 解：从氨气开始进行化学反应，平衡时各组分的含量相同，二者为等效平衡：
若为恒温恒容，按化学计量数转化到左边满足n（N₂）=10mol、n（H₂）=30mol，氮气与氢气的物质的量之比等于化学计量数之比，由方程式可知n（NH₃）=2n（N₂）=2×10mol=20mol，
原平衡时氮气转化率为25%，则原平衡体系中氮气的物质的量为10mol×（1-25%）=7.5mol，故从氨气建立平衡生成的氮气为7.5mol，由方程式可知，参加反应的氨气的物质的量为7.5mol×2=14mol，故从氨气建立等效平衡，氨气的转化率为：$\frac{15mol}{2mol}$×100%=70%；
若为恒温恒压，按化学计量数转化到左边满足n（N₂）：n（H₂）=10mol：30mol=1：3即可，n（N₂）：n（H₂）=1：3等于化学计量数之比，故氨气的物质的量为任意值，氨气的转化率为75%，
根据反应中能量守恒可知，正逆反应中反应热的数值相等，符号相反，所以反从氨气开始时，达到与原平衡为等效平衡，则吸收的热量为（a-b） kJ，
故选C．

点评 本题考查等效平衡的有关计算，难度中等，注意理解等效平衡规律，本题的易错点为可逆反应中反应热的应用．