Question

工业合成氨反应：N₂+3H₂ 2NH₃，在一定条件下已达到平衡状态．
（1）若降低温度，会使上述平衡向生成氨的方向移动，生成每摩尔氨的反应热数值是46.2KJ/mol，则该反应的热化学方程式为______．
（2）若在恒温条件下，将N₂与H₂按一定比例混合的气体通入一个容积为2升固定容积的密闭容器中，5分钟后反应达平衡时，n（N₂）=1.2mol，n（H₂）=1.2mol，n （NH₃）=0.8mol，则反应速率V（N₂）=______mol•L^-1•min^-1，H₂的转化率=______，平衡常数=______．若保持容器的温度和容积不变，将上述平衡体系中的混合气体的浓度增大1倍，则平衡______（填向左﹑向右或不移动）移动．
（3）若在恒温恒压条件下，将1molN₂与3molH₂的混合气体通入一个容积可变的容器中发生反应，达平衡后，生成a molNH₃，这时N₂的物质的量为______mol，（用含a的代数式表示）；若开始时只通入N₂与H₂，达平衡时生成3amolNH₃，则开始时应通入N₂3mol，H₂=______mol（平衡时NH₃ 的质量分数与前者相同）；若开始时通入x molN₂﹑6molH₂ 和2mol NH₃，达平衡后，N₂和NH₃的物质的量分别为y mol和3a mol，则x=______mol，y=______mol（用含a的代数式表示）

Answer

（1）降低温度，平衡向生成氨的方向移动，则正反应为放热反应，然后标明物质的状态、反应热的正负号、数值、单位来书写热化学方程式；
（2）先计算氨气平衡时的物质的量计算氮气反应的物质的量，再计算其反应速率，根据起始量和平衡时的量来计算物质的转化率、平衡常数，并利用浓度增大来分析平衡的移动；
（3）先利用达平衡后，生成amolNH3，计算参加反应的物质的物质的量，可计算出平衡时氮气的物质的量；根据温度不变，利用极限转化为反应物的物质的量与起始量的关系及平衡时NH3的质量分数都相同来计算．
【解析】
（1）因降低温度，平衡向生成氨的方向移动，则正反应为放热反应，生成2molNH3的△H=-46.2KJ/mol×2=-92.4KJ/mol，则热化学方程式为N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H=-92.4KJ/mol，
故答案为：N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H=-92.4KJ/mol；
（2）5分钟后反应达平衡时，n（N2）=1.2mol，n（H2）=1.2mol，n （NH3）=0.8mol，
设参加反应的氮气的物质的量为x，则参加反应的氢气的物质的量为3x，则
N2+3H2 2NH3，
1  3            2
x  3x           0.8mol
，x=0.4mol，
反应速率V（N2）==0.04mol/L．mim，
氢气的转化率为×100%=50%，
平衡时的浓度分别为c（N2）=0.6mol/L、c（H2）=0.6mol/L，c （NH3）=0.4mol/L，
则平衡常数K==1.23（mol/L）-2，
上述平衡体系中的混合气体的浓度增大1倍，相当于缩小体积，则压强增大，化学平衡正向移动，即向右移动，
故答案为：0.04；50%；1.23（mol/L）-2；向右；
（3）设生成amolmolNH3转化的N2的物质的量为y，则
N2+3H2 2NH3，
1               2
x               amol
，x=mol，
则平衡时氮气的物质的量为1mol-mol=mol，
又在恒温恒压条件1molN2与3molH2的混合气体通入一个容积可变的容器中发生反应，达平衡后，生成a molNH3，
则只通入N2与H2，达平衡时生成3amolNH3，则开始时应通入N23mol，且平衡时NH3 的质量分数与前者相同，
及极限转化后起始的量与原起始量成正比，故H2的物质的量为3mol×3=9mol，
若开始时通入x molN2﹑6molH2和2molNH3，将2molNH3极限转化为反应物，则相当于开始加入（x+1）molN2﹑（6+3）molH2，
达平衡后，NH3的物质的量3amol，
则（x+1）mol：（6+3）mol=1：3，解得x=2mol，
由恒温恒压条件，两种情况中起始的反应物的物质的量成正比，则平衡时各物质的含量成正比，
则1molN2与3molH2的混合气体通入发生反应时平衡时氮气的物质的量为mol，
故开始时通入2molN2﹑6molH2和2molNH3的混合气体通入发生反应时平衡时氮气的物质的量为mol×3=mol，
故答案为：；9；2；．