Question

工業(yè)上合成氨的反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)ΔH＝－92.60 kJ·mol－1。

（1）在絕熱、容積固定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，下列說(shuō)法能說(shuō)明上述反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行的是________(填序號(hào))。

①單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol NH3的同時(shí)生成3n mol H2

②單位時(shí)間內(nèi)生成6n mol N—H鍵的同時(shí)生成2n mol H—H鍵

③用N2、H2、NH3的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率之比為1∶3∶2

④混合氣體的平均摩爾質(zhì)量增大

⑤容器內(nèi)的氣體密度不變

（2）已知合成氨反應(yīng)在某溫度下2 L的密閉容器中進(jìn)行，測(cè)得如下數(shù)據(jù)：

時(shí)間(h) 物質(zhì)的量(mol)	0	1	2	3	4
N2	1.50	n1	1.20	n3	1.00
H2	4.50	4.20	3.60	n4	3.00
NH3	0	0.20		1.00	1.00

 

根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算：

①反應(yīng)進(jìn)行到2 h時(shí)放出的熱量為________ kJ。

②0～1 h內(nèi)N2的平均反應(yīng)速率為________ mol·L－1·h－1。

③此溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝________(保留兩位小數(shù))。

④反應(yīng)達(dá)到平衡后，若往平衡體系中再加入N2、H2和NH3各1.00 mol，化學(xué)平衡將向________方向移動(dòng)(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)。

 

Answer 1

（1）②④　（2）①27.78　②0.05　③0.15

④正反應(yīng)

【解析】（1）①所述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；②生成2 mol NH3的同時(shí)生成2 mol H2，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；③未指明化學(xué)反應(yīng)速率的方向，無(wú)法判斷；④混合氣體的平均摩爾質(zhì)量增大，說(shuō)明氣體的物質(zhì)的量減小，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；⑤因?yàn)槿莘e固定，所以密度始終不變。

（2）①2 h時(shí)消耗N2的物質(zhì)的量為1.50 mol－1.20 mol＝0.30 mol，由熱化學(xué)方程式，可知該反應(yīng)放出的熱量為92.60 kJ·mol－1×0.30 mol＝27.78 kJ。

②v(N2)＝v(NH3)/2＝0.20 mol÷(2 L×1 h)÷2＝0.05 mol·L－1·h－1。

③由表中數(shù)據(jù)可知，第3、4 h時(shí)反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，故N2、H2、NH3的平衡濃度為0.50 mol·L－1、1.50 mol·L－1、0.50 mol·L－1。故平衡常數(shù)K＝≈0.15。

④反應(yīng)物和生成物各加入1.00 mol后，N2、H2、NH3的濃度為1.00 mol·L－1、2.00 mol·

L－1、1.00 mol·L－1，此時(shí)的Qc＝＝0.125＜K，故平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。