问题 选择题

可逆反应N2+3H2

2NH3是一个放热反应.有甲、乙两个完全相同的容器,向甲容器中加入1mol N2和3mol H2,在一定条件下,达平衡时放出的热量为Q1;在相同条件下,向乙容器加入2mol NH3,达平衡时,吸收的热量为Q2.已知Q2=3Q1,则甲容器中H2的转化率为(  )

A.20%

B.25%

C.75%

D.80%

答案

由于1molN2和3molH2完全反应可以生成2molNH3,所以甲乙两个体系的平衡状态是一样的,即三种气体的浓度完全相同. 等于同一可逆反应,相同条件下,正反应的反应热与逆反应的反应热,数值相等,符号相反.N2和H2完全反应时放热Q,则NH3完全分解时吸热也是Q,

假设甲容器中的参加反应的氮气的物质的量为xmol,所以:

对于甲容器:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-QkJ/mol

起始(mol):1      3        0

变化(mol):x      3x       2x

平衡(mol):1-x    3-3x     2x

所以Q1=xQkJ

则乙容器反应混合物各组分的物质的量也是为 N2(1-x )mol、H2(3-3x )mol、NH32xmol,所以分解的NH3的物质的量为(2-2x)mol,

对于乙容器:2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g)△H=+QkJ/mol

开始(mol):2        0       0

变化(mol):2-2x    1-x     3-3x

平衡(mol):2x      1-x     3-3x     

所以Q2=

2-2x
2
QkJ=(1-x)QkJ.

所以(1-x)Q=3xQ,解得x=0.25

所以H2的转化率为

3mol×0.25
3mol
=25%

故选:B.

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