Question

(共8分)在恒溫恒容的密閉容器中通入1mol N₂和Xmol H₂發生如下反應：N₂＋3H₂2NH₃。達到平衡后，測得反應放出的熱量為18.4kJ，混合氣體的物質的量為3.6mol，容器內的壓強變為原來的90%。
(1)起始時充入H₂的物質的量為              mol，氫氣的轉化率為                 ；
(2)該反應的熱化學方程式為                                   ；
(3)若起始時加入N₂、H₂、NH₃的物質的量分別為a、b、c，達到平衡時各組分物質的量與上述平衡相同。若維持反應向正方向進行，則起始時c的取值范圍是                  。

Answer 1

　(1)3　     20%
(2)N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)       ΔH＝－92.0kJ/mol       (3)  0 mol≤c＜0.4mol

（1）因為壓強之比是物質的量之比，所以反應前氣體的物質的量是3.6mol÷0.9＝4.0mol，因此氫氣的物質的量是4mol－1mol＝3mol。設消耗氮氣的物質的量是amol，則消耗氫氣是3amol，生成氨氣是2amol，因此有1.0mol－amol＋3.0mol－3amol＋2amol＝3.6mol，解得a＝0.2mol，所以氫氣的轉化率是。
（2）由（1）可知消耗0.2mol氮氣，放出的熱量是18.4kJ，因此消耗1mol氮氣放出的熱量就是18.4kJ×5＝92.0kJ，所以熱化學方程式為N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)       ΔH＝－92.0kJ/mol。
（3）根據（1）可知，平衡時生成氨氣是0.4mol，所以要使反應向正方向進行，則起始時c的取值范圍是0 mol≤c＜0.4mol。