Question

氫氣是合成氨的重要原料．工業(yè)上合成氨的反應(yīng)是：N₂（g）+3H₂（g） 

催化劑    .

高溫高壓

 2NH₃（g）；△H=-92.2kJ?mol^-1
（1）下列事實(shí)中，不能說明上述可逆反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是

③④

．
①N₂、H₂、NH₃的體積分?jǐn)?shù)不再改變
②單位時(shí)間內(nèi)生成2n molNH₃的同時(shí)生成3n molH₂O
③單位時(shí)間內(nèi)生成3n molN-H鍵的同時(shí)生成n mol N≡N
④用N₂、H₂O、NH₃的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速度之比為1：3：2
⑤混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變
⑥混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變
（2）已知合成氨反應(yīng)在某溫度下2.00L的密閉容器中進(jìn)行，測得如下數(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：
①0～1小時(shí)內(nèi)N₂的平均反應(yīng)速度率為

0.0500

mol?L^-1?h^-1
②此溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=

0.15

保留兩位小數(shù)）．
③反應(yīng)達(dá)到平衡后，若往平衡體系中再加入N₂、H₂O、NH₃各1mol，化學(xué)平衡向

正反應(yīng)

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

Answer 1

分析：（1）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的根本標(biāo)志：①v_（正） =v_（逆），②各組分百分含量不變進(jìn)行判斷；
（2）①根據(jù)氨氣的物質(zhì)的量計(jì)算出消耗的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量，再根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算出0～1小時(shí)內(nèi)N₂的平均反應(yīng)速度率；
②根據(jù)3、4小時(shí)的時(shí)間段氨氣的物質(zhì)的量不變，說明達(dá)到了平衡狀態(tài)，根據(jù)氨氣的物質(zhì)的量計(jì)算出消耗的氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量及平衡時(shí)的濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式K=

c2(NH3)

c(N2)?c(H2)3

計(jì)算出該溫度下的平衡常數(shù)；
③根據(jù)加入氨氣、水和氨氣后的濃度商判斷平衡移動(dòng)方向．

解答：解：（1）①N₂、H₂、NH₃的體積分?jǐn)?shù)不再改變，說明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故①錯(cuò)誤；
②單位時(shí)間內(nèi)生成2n molNH₃的同時(shí)生成3n molH₂O，表示的是正逆反應(yīng)速率，且相等，表明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故②錯(cuò)誤；
③單位時(shí)間內(nèi)生成3n molN-H鍵的同時(shí)生成n mol N≡N，表示的都是逆反應(yīng)速率，無法判斷正逆反應(yīng)速率是否相等，故③正確；
④用N₂、H₂O、NH₃的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速度之比為1：3：2，反應(yīng)速率始終與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比，無法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故④正確；
⑤反應(yīng)方程式兩邊都是氣體，氣體的質(zhì)量不變，反應(yīng)兩邊氣體的體積不相等，所以中氣體的物質(zhì)的量是變化的量，反應(yīng)過程中平均摩爾質(zhì)量是變化的量，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變，說明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故⑤錯(cuò)誤；
⑥反應(yīng)方程式兩邊氣體的體積不相等，所以反應(yīng)過程中氣體的物質(zhì)的量會(huì)發(fā)生變化，若混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變，說明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故⑥錯(cuò)誤；
故選③④；
（2）①0～1小時(shí)內(nèi)生成了0.2mol氨氣，根據(jù)反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），消耗了氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為：n（N₂）=

1

2

n（NH₃）=0.1mol，0～1小時(shí)內(nèi)N₂的平均反應(yīng)速度率為：v（N₂）=

0.1mol 2.00L

1h

=0.0500mol/（L?h），
故答案為：0.0500；
 ②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)在第3和4小時(shí)時(shí)間段內(nèi)氨氣的物質(zhì)的量不變，說明達(dá)到了平衡狀態(tài)，此時(shí)生成了1.00mol氨氣，
列出化學(xué)平衡的三段式為  N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
 反應(yīng)開始前（mol）     1.5      4.5        0
變化量（mol）          0.5     1.5       1
平衡時(shí)（mol）          1       3         1  
平衡時(shí)各組分的濃度為：c（N₂）=

1mol

2.00

=0.500mol/L，c（H₂）=

3mol

2.00L

=1.500mol/L，c（NH₃）=

1mol

2.00L

=0.5mol/L，
此溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=

c2(NH3)

c(N2)?c(H2)3

=

(0.500)2

(1.500)3×(0.500)

≈0.15，
故答案為：0.15；
③反應(yīng)達(dá)到平衡后，若往平衡體系中再加入N₂、H₂O、NH₃各1mol，此時(shí)各組分的濃度為：c（N₂）=

1.00mol+1.00mol

2.00L

=1.00mol/L，c（H₂）=

3.00mol+1.00mol

2.00L

=2.00mol/L，c（N₂）=

1.00mol+1.00mol

2.00L

=1.00mol/L，

c2(NH3)

c(N2)?c(H2)3

=

(1.00)2

(2.00)3?(1.00)

=0.125＜k=0.15，所以平衡向著正向移動(dòng)，
故答案為：正反應(yīng)．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡常數(shù)的判斷、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系等知識(shí)，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，試題綜合性強(qiáng)，難度較大，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和發(fā)散思維能力，提高學(xué)生的應(yīng)試能力和學(xué)習(xí)效率．