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已知:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol有体积均为2L的甲、乙两个相同的密闭容器,一定温度下,向甲容器中加入1molN2和3molH2,经过3min达到平衡时放出Q1kJ的热量;向乙容器中加入2molN
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问题描述:

已知:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol

有体积均为2L的甲、乙两个相同的密闭容器,一定温度下,向甲容器中加入1mol N2和3mol H2,经过3min达到平衡时放出Q1kJ的热量;向乙容器中加入2molNH3,一段时间到达平衡时吸收Q2kJ的热量;已知Q1=3Q2.

(1)下列情况表明反应已达到平衡状态的是___

A.气体的平均相对分子质量不再变化 B.平衡常数不再变化

C.氮气的生成速率与氨气的消耗速率相等 D.断裂1molN≡N键的同时断裂6molN-H键

(2)Q2=___kJ

(3)甲容器中达平衡时,H2的平均反应速率为___mol/(L•min);达平衡后,再向甲容器中加入0.25mol N2、0.75mol H2、1.5mol NH3,平衡的移动方向为___(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)

童茵回答:
  (1)A.混合气体总质量不变,随反应进行混合气体物质的量发生变化,平均相对分子质量发生变化,则气体的平均相对分子质量不再变化,说明到达平衡,故A正确;   B.温度不变,平衡常数不变化,故B错误;   C.氮气的生成速率与氨气的消耗速率相等,均表示逆反应速率,反应始终按该比例关系进行,故C错误;   D.断裂1molN≡N键的同时断裂6molN-H键,而断裂1molN≡N键会生成6molN-H键,氨气的生成与消耗速率相等,反应到达平衡,故D正确,   故选:AD;   (2)甲与乙为完全等效平衡,平衡时相同组分的物质的量相等,各组分起始物质的量等于化学计量数,故Q2+Q1=92.4,平衡时Q1=3Q2,联立解得Q2=23.1kJ,   故答案为:23.1;   (3)平衡时Q1=3Q2,由于Q2+Q1=92.4kJ,故Q1=69.3kJ,则甲中转化的氮气为69.3kJ92.4kJ/mol
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