Question

工业上合成氨的反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)ΔH＝－92.60 kJ·mol－1。

（1）在绝热、容积固定的密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，下列说法能说明上述反应向正反应方向进行的是________(填序号)。

①单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2

②单位时间内生成6n mol N—H键的同时生成2n mol H—H键

③用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1∶3∶2

④混合气体的平均摩尔质量增大

⑤容器内的气体密度不变

（2）已知合成氨反应在某温度下2 L的密闭容器中进行，测得如下数据：

时间(h) 物质的量(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

 

根据表中数据计算：

①反应进行到2 h时放出的热量为________ kJ。

②0～1 h内N2的平均反应速率为________ mol·L－1·h－1。

③此温度下该反应的化学平衡常数K＝________(保留两位小数)。

④反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N2、H2和NH3各1.00 mol，化学平衡将向________方向移动(填“正反应”或“逆反应”)。

 

Answer 1

（1）②④　（2）①27.78　②0.05　③0.15

④正反应

【解析】（1）①所述反应达到平衡状态；②生成2 mol NH3的同时生成2 mol H2，正反应速率大于逆反应速率，反应向正反应方向进行；③未指明化学反应速率的方向，无法判断；④混合气体的平均摩尔质量增大，说明气体的物质的量减小，反应向正反应方向进行；⑤因为容积固定，所以密度始终不变。

（2）①2 h时消耗N2的物质的量为1.50 mol－1.20 mol＝0.30 mol，由热化学方程式，可知该反应放出的热量为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由表中数据可知，第3、4 h时反应已达到平衡状态，故N2、H2、NH3的平衡浓度为0.50 mol·L－1、1.50 mol·L－1、0.50 mol·L－1。故平衡常数K＝≈0.15。

④反应物和生成物各加入1.00 mol后，N2、H2、NH3的浓度为1.00 mol·L－1、2.00 mol·

L－1、1.00 mol·L－1，此时的Qc＝＝0.125＜K，故平衡向正反应方向移动。