Question

【题目】工业合成氨反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，对其研究如下：

（1）已知H—H键的键能为436 kJ·mol－1，N—H键的键能为391 kJ·mol－1，N≡N键的键能是945.6 kJ·mol－1，则上述反应的ΔH＝_________________________。

（2）上述反应的平衡常数K的表达式为_______________________________。

若反应方程式改写为N2(g)＋H2(g)NH3(g)，在该温度下的平衡常数K1＝_________(用K表示)。

（3）在773 K时，分别将2 mol N2和6 mol H2充入一个固定容积为1 L的密闭容器中，随着反应的进行，气体混合物中n(H2)、n(NH3)与反应时间t的关系如下表：

t/min	0	5	10	15	20	25	30
n(H2)/mol	6.00	4.50	3.60	3.30	3.03	3.00	3.00
n(NH3)/mol	0	1.00	1.60	1.80	1.98	2.00	2.00

①该温度下，若向同容积的另一容器中投入的N2、H2、NH3的浓度分别为3 mol·L－1、3 mol·L－1、3 mol·L－1，则此时v正________(填“大于”、“小于”或“等于”)v逆。

②由上表中的实验数据计算得到“浓度时间”的关系可用下图中的曲线表示，表示c(N2)t的曲线是_____。在此温度下，若起始充入4 mol N2和12 mol H2，则反应刚达到平衡时，表示c(H2)t的曲线上相应的点为________________。

Answer 1

【答案】－92.4 kJ·mol－1 K＝ 大于 乙 B

【解析】

（1）利用ΔH＝反应物的总键能-生成物的总键能进行计算；

（2）平衡常数等于生成物幂之积除以反应物幂之积；

（3）①根据Qc与K的大小关系进行分析判断；

②由①中三段法进行分析比较。

（1）ΔH＝反应物的总键能-生成物的总键能=945.6 kJ·mol－1+3×436 kJ·mol－1-2×3×391 kJ·mol－1=-92.4 kJ·mol－1；

（2）平衡常数K=；平衡常数K1==

（3）①根据表格中的数据可知，25min时反应达到了平衡状态，根据三段法有：

N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g)

始(mol/L) 2 6 0

转(mol/L) 1 3 2

平(mol/L) 1 3 2

该温度下的平衡常数K==。该温度下，向同容积的另一容器中投入的N2、H2、NH3的浓度分别为3 mol·L－1、3 mol·L－1、3 mol·L－1，Qc==<K，则反应正向移动，那么v正>v逆；

②N2为反应物，随着反应的进行，浓度逐渐降低，根据①中三段法可知，达到平和时，N2的浓度为1mol/L，那么，表示c(N2)t的曲线是乙；

若起始充入4 mol N2和12 mol H2，若平衡不移动，H2的浓度为6mol/L，现相当于增大了压强，且压强增大到原来的2倍，平衡正向移动，H2的浓度减小，但依然大于3mol/L，则3mol/L<c(H2)<6mol/L；浓度越大，化学反应速率越快，达到平衡的时间越短，则表示c(H2)t的曲线上相应的点为B点。

Q＜K	反应向正反应方向进行，v正＞v逆
Q＝K	反应处于化学平衡状态，v正＝v逆
Q＞K	反应向逆反应方向进行，v正＜v逆