Question

合成氨工業用氫和氮在催化劑作用下直接合成，下表表示在一定溫度和壓強作用下達到動態平穩時氨的含量。
達到平穩時混合氣體中氨的含量（體積百分比）（氮氣和氫氣的體積比是1：3）

氨含量      P(大氣壓) t(℃)	100	200	300	600	1000
200	81.5	86.4	89.9	95.4	98.8
300	52.0	64.2	71.0	84.2	92.6
400	25.1	38.2	47.0	65.2	79.8
500	10.6	19.1	26.4	42.2	57.5

右圖是一透熱性能很好的堅固容器，活塞C可左右移動。其

總體積為44.8L，現將400℃、300大氣壓的氫氣33.6L和400℃、
300大氣壓的氮氣11.2L充入容器中，當兩者反應達到動態平穩
時，若保持混合氣體的溫度和壓強仍為400℃和300大氣壓，求：
(1)容器是向外界放熱，還是吸熱？為什么？
（2）試計算充入容器中氮氣質量是多少克？
（3）活塞C要向左側移動的距離與容器全長之比是多少？

Answer 1

(1)該反應是放熱反應，若保持反應時溫度不變，容器必須向外界放熱.
(2) 1.7×10³g
(3)活塞C向左移動距離與活塞全長之比為=0.24?

(1)由表中查出在400^oC、300大氣壓條件下氫、氮混合達到動態平衡時的氨的含量為47%。
氫和氮反應方程如下
N₂+3H₂ 2NH₃+92.4kJ
該反應是放熱反應，若保持反應時溫度不變，容器必須向外界放熱.
(2)因為
所以V₀==1363L，則
m=×28=1.7×10³g
(3)動態平衡時氫和氮的含量均為53%,其總體積為V'=(33.6+11.2)×0.53=23.74L
反應后生成氨的體積為
V"=(33.6+11.2)×0.47÷2=10.53L
則反應后總體積為
V=V'+V"=34.72L
活塞C向左移動距離與活塞全長之比為=0.24