题目

(7)用1:3的N2和H2在反应条件下合成氨,实验测得在T1和T2时放出的-|||-热量分别为Qp(T1 )和Qp(T2),用Kirchhoff定律验证时发现与下述公式不符,-|||-试解释原因。-|||-△_(m)((T)_(2))=Delta ({H)_(m)((T)_(1))+(int )_({t)_(1)}^(r_{2)}^(r_{1)}(C)_(r)dr

题目解答

答案

解析

考查要点：本题主要考查对基尔霍夫定律适用条件的理解，以及可逆反应的实际转化率对热效应的影响。

解题核心思路：
基尔霍夫定律中的焓变ΔHm假设反应按化学计量数完全进行（即转化率为100%）。而实验中合成氨是可逆反应，实际转化率α<1，导致测得的热量与理论值存在差异，从而破坏公式成立的条件。

破题关键点：

  1. 明确基尔霍夫定律的隐含假设（完全反应）；
  2. 结合合成氨反应的可逆性，分析实际测得的ΔH与理论ΔHm的关系。

基尔霍夫定律公式 $\Delta H_m(T_2) = \Delta H_m(T_1) + \int \Delta C_p dT$ 成立的前提是：

  • 反应物完全转化为产物（即反应进度$\xi = 1$ mol，对应化学计量数总物质的量$\sum s_i = 1$ mol）。

然而，实验测得的热量 $\Delta H$ 是反应达平衡时的热效应：

  1. 实际转化率α<1：合成氨反应为可逆反应，N₂和H₂无法完全转化为NH₃。
  2. 实际焓变与理论焓变的关系：
    $\Delta H_{\text{实验}} = \Delta H_m \cdot \alpha$
    其中 $\alpha$ 为转化率，$\Delta H_m$ 为完全反应的理论焓变。

因此，实验测得的 $\Delta H$ 不满足基尔霍夫定律中对完全反应的假设，导致公式失效。