Question

工業上合成氨的反應：N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)ΔH＝－92.60 kJ·mol^－1。
（1）在絕熱、容積固定的密閉容器中發生反應：N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)，下列說法能說明上述反應向正反應方向進行的是________(填序號)。
①單位時間內生成2n mol NH₃的同時生成3n mol H₂
②單位時間內生成6n mol N—H鍵的同時生成2n mol H—H鍵
③用N₂、H₂、NH₃的物質的量濃度變化表示的反應速率之比為1∶3∶2
④混合氣體的平均摩爾質量增大
⑤容器內的氣體密度不變
（2）已知合成氨反應在某溫度下2 L的密閉容器中進行，測得如下數據：

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	0.20		1.00	1.00

 
根據表中數據計算：
①反應進行到2 h時放出的熱量為________ kJ。
②0～1 h內N₂的平均反應速率為________ mol·L^－1·h^－1。
③此溫度下該反應的化學平衡常數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1.00 mol，化學平衡將向________方向移動(填“正反應”或“逆反應”)。

Answer 1

（1）②④　（2）①27.78　②0.05　③0.15
④正反應

（1）①所述反應達到平衡狀態；②生成2 mol NH₃的同時生成2 mol H₂，正反應速率大于逆反應速率，反應向正反應方向進行；③未指明化學反應速率的方向，無法判斷；④混合氣體的平均摩爾質量增大，說明氣體的物質的量減小，反應向正反應方向進行；⑤因為容積固定，所以密度始終不變。
（2）①2 h時消耗N₂的物質的量為1.50 mol－1.20 mol＝0.30 mol，由熱化學方程式，可知該反應放出的熱量為92.60 kJ·mol^－1×0.30 mol＝27.78 kJ。
②v(N₂)＝v(NH₃)/2＝0.20 mol÷(2 L×1 h)÷2＝0.05 mol·L^－1·h^－1。
③由表中數據可知，第3、4 h時反應已達到平衡狀態，故N₂、H₂、NH₃的平衡濃度為0.50 mol·L^－1、1.50 mol·L^－1、0.50 mol·L^－1。故平衡常數K＝≈0.15。
④反應物和生成物各加入1.00 mol后，N₂、H₂、NH₃的濃度為1.00 mol·L^－1、2.00 mol·
L^－1、1.00 mol·L^－1，此時的Q_c＝＝0.125＜K，故平衡向正反應方向移動。