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%
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=
QkJ=(1-x)QkJ.2-2x 2
所以(1-x)Q=3xQ,解得x=0.25
所以H2的转化率为
=25%3mol×0.25 3mol
故选:B.