Question

4．在密閉容器中進行反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-akJ/mol．N₂、H₂起始的物質(zhì)的量分別為10mol和30mol，達到平衡時H₂的轉(zhuǎn)化率為25%．并放出熱量bkJ若從NH₃開始在相同條件下欲使平衡時各成分的百分含量與前者相同，則其NH₃的轉(zhuǎn)化率和吸收的熱量為（　�。�

• A． 25%和7.5akJ
• B． 25%和3bkJ
• C． 75%和（a-b） kJ
• D． 75%和（10a-b） kJ

Answer 1

分析 從氨氣開始進行化學反應(yīng)，平衡時各組分的含量相同，二者為等效平衡：
若為恒溫恒容，按化學計量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊滿足n（N₂）=10mol、n（H₂）=30mol即可，根據(jù)原平衡時氫氣轉(zhuǎn)化率計算原平衡體系中氫氣的物質(zhì)的量，據(jù)此計算參加反應(yīng)的氨氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計算，根據(jù)反應(yīng)中能量守恒計算吸收的熱量；
若為恒溫恒壓，按化學計量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊滿足n（N₂）：n（H₂）=10mol：30mol=1：3即可，n（N₂）：n（H₂）=1：3等于化學計量數(shù)之比，故氨氣的物質(zhì)的量為任意值，氨氣的轉(zhuǎn)化率與恒溫恒容條件下相同，根據(jù)反應(yīng)中能量守恒計算吸收的熱量．

解答 解：從氨氣開始進行化學反應(yīng)，平衡時各組分的含量相同，二者為等效平衡：
若為恒溫恒容，按化學計量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊滿足n（N₂）=10mol、n（H₂）=30mol，氮氣與氫氣的物質(zhì)的量之比等于化學計量數(shù)之比，由方程式可知n（NH₃）=2n（N₂）=2×10mol=20mol，
原平衡時氮氣轉(zhuǎn)化率為25%，則原平衡體系中氮氣的物質(zhì)的量為10mol×（1-25%）=7.5mol，故從氨氣建立平衡生成的氮氣為7.5mol，由方程式可知，參加反應(yīng)的氨氣的物質(zhì)的量為7.5mol×2=14mol，故從氨氣建立等效平衡，氨氣的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{15mol}{2mol}$×100%=70%；
若為恒溫恒壓，按化學計量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊滿足n（N₂）：n（H₂）=10mol：30mol=1：3即可，n（N₂）：n（H₂）=1：3等于化學計量數(shù)之比，故氨氣的物質(zhì)的量為任意值，氨氣的轉(zhuǎn)化率為75%，
根據(jù)反應(yīng)中能量守恒可知，正逆反應(yīng)中反應(yīng)熱的數(shù)值相等，符號相反，所以反從氨氣開始時，達到與原平衡為等效平衡，則吸收的熱量為（a-b） kJ，
故選C．

點評 本題考查等效平衡的有關(guān)計算，難度中等，注意理解等效平衡規(guī)律，本題的易錯點為可逆反應(yīng)中反應(yīng)熱的應(yīng)用．