Question

9．恒温下，将amolN₂与bmolH₂的混合气体通入一个体积可变的密闭容器中，发生如下反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol．
（1）若反应进行到某时刻t时，n（N₂）=1.3mol，n（NH₃）=0.6mol，求a的值．
（2）反应平衡时，混合气体的体积为71.68L（标况下），其中NH₃的体积分数为25%，求达到平衡时，N₂和H₂的转化率之比．
（3）计算反应从开始至平衡时放出的热量．

Answer 1

分析 （1）根据生成氨气的物质的量，利用物质的量之比等于化学计量数之比计算参加反应的氮气的物质的量，t时刻时氮气的物质的量与参加反应的氮气的物质的量之和为a的值；
（2）根据平衡时氨气的物质的量，利用物质的量之比等于化学计量数之比计算参加反应的氮气、氢气的物质的量，再利用转化率定义计算氮气、氢气的转化率；
（3）计算氮气的物质的量，结合热化学方程式计算．

解答 解：（1）N₂（g）+3H₂（g）?2 NH₃（g）
           始：a mol      b mol           0
         变_t：x mol      3x mol         2x mol
         末_t：（a-x） mol   （b-3x） mol     2x mol
由题意可得：a-x=1.3 mol  且  2x=0.6 mol，
解得：a=1.6，
答：a=6；
（2）N₂（g）+3 H₂（g）?2 NH₃（g）
    始：1.6mol        b mol            0
   变_平：y mol       3y mol          2y mol
末_平：（1.6-y） mol   （b-3y） mol      2y mol
由题意可得：22.4mol/L×（1.6-y+b-3y+2y）mol=71.68L，且 22.4mol/L×2y mol=71.68L×25%，
解得：y=0.4；b=2.4，
α（N₂）：α（H₂）=$\frac{0.4}{1.6}$：$\frac{1.2}{2.4}$=1：2，
答：达到平衡时，N₂和H₂的转化率之比为1：2；
（3）反应放出热量Q=92.4 kJ/mol×0.4mol=36.96 kJ，
答：反应从开始至平衡时放出的热量为36.96 kJ．

点评 本题考查化学平衡的有关计算，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，难度不大，计算确定氮气、氢气起始物质的量是解题的关键．