Question

合成氨反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)：N₂（g）+H₂（g）?2NH₃（g），在298K時，△H=-92.2kJ?mol^-1，△S=-198.2J?K^-1?mol^-1，K=6.6×10⁵Pa^-2（用各氣體的分壓表示的平衡常數(shù)）．忽略溫度對△H和△S的影響，298K、1.01×10⁵kPa下，在恒壓的密閉容器中充入10mol氮氣、30mol氫氣和20mol氨氣，開始的瞬間，反應(yīng)向

 

方向進(jìn)行，反應(yīng)一段時間后體系能量的變化為

 

（填“吸收”或“放出”）184.4kJ，容器的體積變?yōu)樵瓉淼?div id="62qwamm" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

倍，t min時反應(yīng)物（若反應(yīng)正向進(jìn)行，則反應(yīng)物為氮氣；若反應(yīng)逆向進(jìn)行，則反應(yīng)物為氨氣）轉(zhuǎn)化率為

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：氣體的分壓之比等于物質(zhì)的量之比，根據(jù)反應(yīng)方程式計算出分壓之商，然后與平衡常數(shù)比較，從而可判斷平衡移動方向；根據(jù)移動方向判斷反應(yīng)中能量變化；根據(jù)反應(yīng)后氣體的總物質(zhì)的量計算此時容器容積之比；根據(jù)反應(yīng)消耗的氮氣的物質(zhì)的量及反應(yīng)前氮氣的總物質(zhì)的量計算出氮氣的轉(zhuǎn)化率．

解答： 解：氣體的分壓與氣體的物質(zhì)的量成正比，則反應(yīng)剛開始時，生成物與反應(yīng)物的分壓商為：Q=

202

101×303

=

4

2700

＜K，所以反應(yīng)向正向進(jìn)行；
由于該反應(yīng)的焓變△H＜0，反應(yīng)一段時間后體系能量的變化為放出184.4kJ；
根據(jù)題干信息可知，每放出92.2kJ能量需要反應(yīng)掉1mol的N₂，所以放出184.4kJ熱量消耗的氮氣的物質(zhì)的量為：

184.4kJ

92.2kJ/mol

=2mol，
此時反應(yīng)體系中N₂剩余的物質(zhì)的量為：10mol-2mol=8mol，H₂剩余物質(zhì)的量為：30mol-2mol×3=24mol，生成的NH₃的物質(zhì)的量為4mol，
則tmin時氣體的總物質(zhì)的量為：8mol+24mol+24mol=56mol，
所以tmin后的容器體積變?yōu)樵瓉淼模?span id="egkee4o" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

56mol

60mol

=

14

15

；
氮氣的轉(zhuǎn)化率為：

2mol

10mol

×100%=20%，
故答案為：正反應(yīng)；放出；

14

15

；20%．

點評：本題考查了化學(xué)反應(yīng)與能量變化、化學(xué)平衡的影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)的計算，題目難度中等，注意掌握化學(xué)平衡及其影響因素，明確化學(xué)平衡常數(shù)的含義及計算方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．