Question

【題目】科學家一直致力于“人工固氮”的方法研究．用N2和H2合成NH3的能量變化如圖所示。

（1）合成氨反應的熱化學方程式_________________________，已知E2=212.4kJ/mol，則該反應正反應的活化能是______。

（2）反應體系中加入催化劑，反應速率______，E2的變化是______。（填“增大”、“減小”或“不變”）

（3）工業上常采用高溫高壓，使用催化劑的方法改變該反應的反應速率，在甲乙兩個體積均為2L固定容積的密閉容器中，分別充入1molN2、3molH2和1molN2、3molH2、1molHe，反應速率甲__乙（填大于、小于或等于）。

（4）該反應的△S______0，（填大于、小于或等于），理論上在______條件下可以自發。

Answer 1

【答案】N2(g)+3H2(g)2 NH3(g) △H2= -92.4kJmol－1 120 kJmol－1 增大 減小 等于 小于 低溫

【解析】

(1)根據圖示，1mol氮氣和3mol氫氣完全反應生成2mol氨氣，放出92.4kJ的熱量，據此書寫反應的熱化學方程式；根據反應熱=正反應的活化能-逆反應的活化能計算正反應的活化能；

(2)催化劑能夠降低反應的活化能，加快反應速率，據此分析判斷；

(3)由于容器的體積不變且相等，充入氦氣，不影響反應物的濃度，據此分析判斷；

(4)N2(g)+3H2(g)2 NH3(g)的△S＜0，△H＜0，結合△G=△H-T△S＜0分析判斷。

(1)根據圖示，1mol氮氣和3mol氫氣完全反應生成2mol氨氣，放出92.4kJ的熱量，反應的熱化學方程式為N2(g)+3H2(g)2 NH3(g) △H2= -92.4kJmol－1；反應熱=正反應的活化能-逆反應的活化能，則正反應的活化能=-92.4kJmol－1+212.4kJ/mol=120 kJmol－1，故答案為：N2(g)+3H2(g)2 NH3(g) △H2= -92.4kJmol－1；120 kJmol－1；

(2)反應體系中加入催化劑，反應速率加快，催化劑能夠降低反應的活化能，則E2減小，故答案為：增大；減小；

(3)在甲乙兩個體積均為2L固定容積的密閉容器中，分別充入1molN2、3molH2和1molN2、3molH2、1molHe，由于容器的體積不變且相等，充入氦氣，不影響反應物的濃度，因此反應速率相等，故答案為：等于；

(4)N2(g)+3H2(g)2 NH3(g)的△S＜0，△H＜0，要使得△G=△H-T△S＜0，需要在低溫下反應才能可以自發，故答案為：小于；低溫。