Question

【題目】合成氨的熱化學方程式為：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。現將1 mol N2(g)、3 mol H2(g)充入一容積為2 L的密閉容器中，在500 ℃下進行反應，10 min時達到平衡，NH3的體積分數為，下列說法中正確的是( )

A. 若達到平衡時，測得體系放出9.24 kJ熱量，則H2反應速率變化曲線如圖a所示

B. 反應過程中，混合氣體平均相對分子質量為M，混合氣體密度為d，混合氣體壓強為p，三者的變化趨勢如圖b

C. 如圖c所示，容器Ⅰ和Ⅱ達到平衡時，NH3的體積分數為，則容器Ⅰ放出熱量與容器Ⅱ吸收熱量之和為92.4 kJ

D. 若起始加入物料為1 mol N2、3 mol H2，在不同條件下達到平衡時，NH3的體積分數變化如圖d所示

Answer 1

【答案】C

【解析】A、體系放出9.24kJ的熱量，消耗氫氣物質的量為9.24×3/92.4mol=0.3mol，根據化學反應速率的數學表達式，v(H2)=0.3/(2×10)mol/(L·min)=0.015mol/(L·min)，氫氣是反應物，其反應速率隨著反應進行逐漸減小，故A錯誤；B、根據M=m/n，組分都是氣體，在氣體質量不變，向正反應方向進行，氣體物質的量減小，則氣體平均摩爾質量增大，根據密度的定義，氣體質量不變，容器是恒容，氣體體積不變，因此氣體密度始終保持不變，根據反應方程式，向正反應方向進行，氣體物質的量減小，壓強減小，故B錯誤；C、這兩個平衡為等效平衡，容器I中N2的轉化率與容器II中NH3轉化率之和為1，因此容器I放出熱量與容器II吸收的熱量之和為92.4kJ，故C正確；D、溫度越高，化學反應速率越快，500℃1L容器，反應物濃度最大，因此首先達到平衡，其次是500℃2L容器，最后是400℃2L容器，故D錯誤。