Question

【题目】可逆反应N2+3H22NH3是一个放热反应。有甲、乙两个完全相同的容器，向甲容器中加入1molN2和3molH2，在一定条件下，达平衡时放出的热量为Q1；在相同条件下，向乙容器加入2molNH3，达平衡时，吸收的热量为Q2．已知Q2=4Q1，则甲容器中H2的转化率为

A. 80% B. 25% C. 75% D. 20%

Answer 1

【答案】D

【解析】由于1molN2和3molH2完全反应可以生成2molNH3，所以甲乙两个体系的平衡状态是一样的，即三种气体的浓度完全相同，对于同一可逆反应，相同条件下，正反应的反应热与逆反应的反应热，数值相等，符号相反。N2和H2完全反应时放热Q，则NH3完全分解时吸热也是Q。假设甲容器中的参加反应的氮气的物质的量为xmol，所以：

对于甲容器：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-QkJ/mol
起始（mol）：1 3 0
变化（mol）：x 3x 2x
平衡（mol）：1-x 3-3x 2x
所以Q1=xQkJ，
乙容器反应混合物各组分的物质的量也是为N2（1-x ）mol、H2（3-3x ）mol、NH32xmol，所以分解的NH3的物质的量为（2-2x）mol，
对于乙容器：2NH3（g）N2（g）+3H2（g）△H=+QkJ/mol，故吸收的热量Q2=(2-2x)/2kJ=（1-x）kJ，所以，（1-x）=4x，解得x=0.2，所以H2的转化率为0.2mol×3/3mol=20%，故选D.