Question

【題目】可逆反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，△H=－Q kJ/mol(Q>0)。有甲、乙兩個容積相同且不變的密閉容器，向甲容器中加入1molN2和3molH2，在一定條件下達到平衡時放出熱量為Q1kJ；在相同條件下，向乙容器中加入2molNH3達到平衡后吸收熱量為Q2kJ，已知甲和乙兩容器中所達到的平衡完全相同且Q1=4Q2。下列敘述不正確的是

A. 達平衡時，兩容器中反應物的轉化率不同，甲中N2和H2為80％，乙中NH3為20％

B. 甲中NH3的體積分數與乙相等

C. 達到平衡后，再向乙中加入0.2moLN2、0.6molH2、1.6molNH3，平衡向生成NH3的方向移動

D. 乙中的熱化學反應方程式為2NH3(g) N2(g)+3H2(g)；△H=+Q2kJ/mol

Answer 1

【答案】D

【解析】

A、由于1molN2和3molH2完全反應可以生成2molNH3，所以甲乙兩個體系的平衡狀態是一樣的，即平衡時，三種氣體的濃度完全相同。對于同一可逆反應，相同條件下，正反應的反應熱與逆反應的反應熱，數值相等，符號相反。假設N2和H2完全反應時放熱Q，則NH3完全分解時吸熱也是Q。假設甲容器中的參加反應的氮氣的物質的量為xmol，所以：

對于甲容器：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-QkJ/mol

起始(mol)： 1 3 0

變化(mol)： x 3x 2x

平衡(mol)： 1-x 3-3x 2x

所以Q1=xQkJ，乙容器反應混合物各組分的物質的量也是為N2(1-x )mol、H2(3-3x )mol、NH32xmol，所以分解的NH3的物質的量為(2-2x)mol，對于乙容器：2NH3(g)N2(g)+3H2(g)△H=+QkJ/mol，故吸收的熱量Q2=×QkJ=(1-x)QkJ，所以4(1-x)Q=xQ，解得x=0.8，所以N2的轉化率為×100%=80%，NH3的轉化率為×100%=×100% =20%，故A正確；B、甲乙容器中達到的平衡是相同平衡，所以氨氣的體積分數相同，故B正確；C、依據A分析計算得到平衡物質的量N2為0.2mol，H2為0.6mol，NH3為1.6mol，再向乙中加入0.2mol N2(g)、0.6mol H2(g)和1.6mol NH3(g)，相當于增大壓強，平衡正向進行，故C正確；D、該反應是可逆反應，乙中反應的熱化學方程式為2NH3(g)N2(g)+3H2(g)△H＞+Q2kJ/mol，故D錯誤；故選D。