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(xué)獎(jiǎng)曾經(jīng)有3次頒給研究氮?dú)馀c氫氣合成氨的化學(xué)家
（1）如圖表示溫度為TK壓強(qiáng)為P大氣壓是氮?dú)馀c氫氣合成氨反應(yīng)過程中的能量變化，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

 

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

時(shí)間（h） 物質(zhì)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(jì)算：
①0～1h內(nèi)N₂的平均反應(yīng)速率為

 

mol?L^-1．h^-1．
②反應(yīng)進(jìn)行到2h時(shí)放出的熱量為

 

kJ．
③此條件下，反應(yīng)：N₂+3H₂

催化劑

高溫高壓

2NH₃的化學(xué)平衡常數(shù)K=

 

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

 

（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”或“不移動(dòng)”）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)圖計(jì)算出反應(yīng)熱，寫出熱化學(xué)方程式．注意物質(zhì)狀態(tài)，反應(yīng)熱符號(hào)等；
（2）①先根據(jù)生成的氨氣的物質(zhì)的量求出反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量，根據(jù)v（N₂）=

△c

△t

=

△n V

△t

求出0～1h內(nèi)N₂的平均反應(yīng)速率v（N₂）；
②根據(jù)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式、利用物質(zhì)和能量的關(guān)系計(jì)算；
③由表中數(shù)據(jù)可知4h時(shí)反應(yīng)達(dá)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(yīng)物的濃度冪之積；
④根據(jù)濃度熵與平衡常數(shù)的關(guān)系判斷方向．

解答：解：（1）①由圖1可知，1molN₂（g）與3molH₂（g）完全反應(yīng)生成2molNH₃（g）的反應(yīng)熱為508kJ/mol-600kJ/mol=-92kJ/mol，所以合成氨的熱化學(xué)反應(yīng)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(zhì)的量為0.20mol，反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為0.10mol，0～1h內(nèi)N₂的平均反應(yīng)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(yīng)進(jìn)行到2h時(shí)消耗0.3mol的氮?dú)猓�所以反�?yīng)進(jìn)行到2h時(shí)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(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，反應(yīng)：N₂+3H₂

催化劑

高溫高壓

2NH₃的化學(xué)平衡常數(shù)K=

C2(NH3)

C(N2)C3(H2)

=0.15，故答案為：0.15；
④反應(yīng)達(dá)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(shí)各物質(zhì)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(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，故答案為：正反應(yīng)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡知識(shí)，題目難度中等，注意把握化學(xué)平衡常數(shù)的意義以及熱化學(xué)方程式的運(yùn)用．