Question

氨氣在農(nóng)業(yè)和國防工業(yè)都有很重要的作用，歷史上諾貝爾化學獎曾經(jīng)有3次頒給研究氮氣與氫氣合成氨的化學家
（1）如圖表示溫度為TK壓強為P大氣壓是氮氣與氫氣合成氨反應過程中的能量變化，寫出該反應的熱化學方程式

 

（2）已知在TK溫度下合成氨反應在2.00L的密閉容器中進行，得到如下數(shù)據(jù)：

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	0.00	0.20	n2	1.00	1.00

根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算：
①0～1h內N₂的平均反應速率為

 

mol?L^-1．h^-1．
②反應進行到2h時放出的熱量為

 

kJ．
③此條件下，反應：N₂+3H₂

催化劑

高溫高壓

2NH₃的化學平衡常數(shù)K=

 

（保留兩位小數(shù)）．
④反應達到平衡后，若往平衡體系中再加入N₂，H₂和NH₃各1mol，化學平衡移動的方向是

 

（填“正反應”或“逆反應”或“不移動”）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)圖計算出反應熱，寫出熱化學方程式．注意物質狀態(tài)，反應熱符號等；
（2）①先根據(jù)生成的氨氣的物質的量求出反應的氮氣的物質的量，根據(jù)v（N₂）=

△c

△t

=

△n V

△t

求出0～1h內N₂的平均反應速率v（N₂）；
②根據(jù)反應的熱化學方程式、利用物質和能量的關系計算；
③由表中數(shù)據(jù)可知4h時反應達到平衡，然后利用平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積；
④根據(jù)濃度熵與平衡常數(shù)的關系判斷方向．

解答：解：（1）①由圖1可知，1molN₂（g）與3molH₂（g）完全反應生成2molNH₃（g）的反應熱為508kJ/mol-600kJ/mol=-92kJ/mol，所以合成氨的熱化學反應方程式為：N₂（g）+3H₂（g）

高溫高壓

催化劑

2NH₃（g）△H=-92kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）

高溫高壓

催化劑

2NH₃（g）△H=-92kJ/mol，
（2）①生成的氨氣的物質的量為0.20mol，反應的氮氣的物質的量為0.10mol，0～1h內N₂的平均反應速率v（N₂）=

△c

△t

=

△n V

△t

=

0.10mol 2.00L

1h

=0.05mol?L^-1．h^-1，
故答案為：0.05；
②由N₂（g）+3H₂（g）

高溫高壓

催化劑

2NH₃（g）△H═-92kJ/mol，可知消耗1molN₂產(chǎn)生92kJ的熱量，而反應進行到2h時消耗0.3mol的氮氣．所以反應進行到2h時放出的熱量為92kJ×0.3=27.6KJ，故答案為：27.6；
③由表中數(shù)據(jù)可知4h時反應達到平衡，反應：N₂+3H₂

催化劑

高溫高壓

2NH₃的化學平衡常數(shù)K=

C2(NH3)

C(N2)C3(H2)

=0.15，故答案為：0.15；
④反應達到平衡后，若維持容器體積不變，溫度不變，往平衡體系中加入H₂、N₂和NH₃各1mol，則此時各物質的濃度為：N₂為0.5mol/L+0.5mol/L=1mol/L，H₂為1.5mol/L+0.5mol/L=2mol/L，NH₃為0.5mol/L+0.5mol/L=1mol/L，故濃度商Qc=

12

1×23

＜0.15，故反應向正反應進行，故答案為：正反應．

點評：本題考查化學平衡知識，題目難度中等，注意把握化學平衡常數(shù)的意義以及熱化學方程式的運用．