Question

【題目】運用化學反應原理研究合成氨反應有重要意義，請完成下列探究。

(1)生成氫氣：將水蒸氣通過紅熱的炭即產生水煤氣。C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7 J·mol－1·K－1，該反應在低溫下________(“能”或“不能”)自發進行。

(2)已知在400 ℃時，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的K＝0.5。

①在400 ℃時，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的K′＝________(填數值)。

②400 ℃時，在0.5 L的反應容器中進行合成氨反應，一段時間后，測得N2、H2、NH3的物質的量分別為2 mol、1 mol、2 mol，則此時反應v正(N2)________(填“＞”“＜”“＝”或“不能確定”)v逆(N2)。

③若在恒溫、恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣，則合成氨反應的平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移動；使用催化劑________(填“增大”“減小”或“不改變”)反應的ΔH。

Answer 1

【答案】不能2＝向左不改變

【解析】

（1）該反應ΔH>0，ΔS>0，故若使ΔH－TΔS<0須在高溫下實現。

（2）①根據平衡常數的表達式可知，逆反應的平衡常數是正反應的平衡常數的倒數，所以K′＝＝＝2；②400℃時，在0.5 L的反應容器中進行合成氨反應，一段時間后，測得N2、H2、NH3的物質的量分別為2 mol、1 mol、2 mol，即此時N2、H2、NH3的濃度分別為4mol/L、2mol/L、4mol/L，則Qc＝＝0.5＝K，故此時反應達到平衡狀態，v正(N2)＝v逆(N2)；③恒溫、恒壓條件下通入Ar相當于擴大體積減小壓強，平衡逆向移動；因為ΔH=產物的焓-反應物的焓，而催化劑能改變的僅有活化能，不能改變反應物和產物的焓，所以催化劑不改變反應的ΔH。