Question

工業上合成氨的反應：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生反應：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，下列說法能說明上述反應向正反應方向進行的是________(填序號)。

①單位時間內生成2n mol NH3的同時生成3n mol H2

②單位時間內生成6n mol N—H鍵的同時生成2n mol H—H鍵

③用N2、H2、NH3的物質的量濃度變化表示的反應速率之比為1∶3∶2

④混合氣體的平均摩爾質量增大

⑤容器內的氣體密度不變

（2）已知合成氨反應在某溫度下2 L的密閉容器中進行，測得如下數據：

時間(h) 物質的量(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

 

根據表中數據計算：

①反應進行到2 h時放出的熱量為________ kJ。

②0～1 h內N2的平均反應速率為________ mol·L－1·h－1。

③此溫度下該反應的化學平衡常數K＝________(保留兩位小數)。

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

 

Answer 1

（1）②④　（2）①27.78　②0.05　③0.15

④正反應

【解析】（1）①所述反應達到平衡狀態；②生成2 mol NH3的同時生成2 mol H2，正反應速率大于逆反應速率，反應向正反應方向進行；③未指明化學反應速率的方向，無法判斷；④混合氣體的平均摩爾質量增大，說明氣體的物質的量減小，反應向正反應方向進行；⑤因為容積固定，所以密度始終不變。

（2）①2 h時消耗N2的物質的量為1.50 mol－1.20 mol＝0.30 mol，由熱化學方程式，可知該反應放出的熱量為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由表中數據可知，第3、4 h時反應已達到平衡狀態，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K＝≈0.15。

④反應物和生成物各加入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，此時的Qc＝＝0.125＜K，故平衡向正反應方向移動。