Question

氨氣在農業和國防工業都有很重要的作用，歷史上諾貝爾化學獎曾經有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，得到如下數據：

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

根據表中數據計算：
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K=

 

（保留兩位小數）．
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）根據圖計算出反應熱，寫出熱化學方程式．注意物質狀態，反應熱符號等；
（2）①先根據生成的氨氣的物質的量求出反應的氮氣的物質的量，根據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由表中數據可知4h時反應達到平衡，然后利用平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積；
④根據濃度熵與平衡常數的關系判斷方向．

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由表中數據可知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的意義以及熱化學方程式的運用．