Question

【题目】科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究．用N2和H2合成NH3的能量变化如图所示。

（1）合成氨反应的热化学方程式_________________________，已知E2=212.4kJ/mol，则该反应正反应的活化能是______。

（2）反应体系中加入催化剂，反应速率______，E2的变化是______。（填“增大”、“减小”或“不变”）

（3）工业上常采用高温高压，使用催化剂的方法改变该反应的反应速率，在甲乙两个体积均为2L固定容积的密闭容器中，分别充入1molN2、3molH2和1molN2、3molH2、1molHe，反应速率甲__乙（填大于、小于或等于）。

（4）该反应的△S______0，（填大于、小于或等于），理论上在______条件下可以自发。

Answer 1

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

【解析】

(1)根据图示，1mol氮气和3mol氢气完全反应生成2mol氨气，放出92.4kJ的热量，据此书写反应的热化学方程式；根据反应热=正反应的活化能-逆反应的活化能计算正反应的活化能；

(2)催化剂能够降低反应的活化能，加快反应速率，据此分析判断；

(3)由于容器的体积不变且相等，充入氦气，不影响反应物的浓度，据此分析判断；

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

(1)根据图示，1mol氮气和3mol氢气完全反应生成2mol氨气，放出92.4kJ的热量，反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2 NH3(g) △H2= -92.4kJmol－1；反应热=正反应的活化能-逆反应的活化能，则正反应的活化能=-92.4kJmol－1+212.4kJ/mol=120 kJmol－1，故答案为：N2(g)+3H2(g)2 NH3(g) △H2= -92.4kJmol－1；120 kJmol－1；

(2)反应体系中加入催化剂，反应速率加快，催化剂能够降低反应的活化能，则E2减小，故答案为：增大；减小；

(3)在甲乙两个体积均为2L固定容积的密闭容器中，分别充入1molN2、3molH2和1molN2、3molH2、1molHe，由于容器的体积不变且相等，充入氦气，不影响反应物的浓度，因此反应速率相等，故答案为：等于；

(4)N2(g)+3H2(g)2 NH3(g)的△S＜0，△H＜0，要使得△G=△H-T△S＜0，需要在低温下反应才能可以自发，故答案为：小于；低温。