Question

（10分）工业上合成氨的反应：N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）ΔH＝－92．60 kJ·mol^－1。

（1）在绝热、容积固定的密闭容器中发生反应：N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g），下列说法能说明上述反应向正反应方向进行的是____________________（填序号）。

①单位时间内生成2n mol NH₃的同时生成3n mol H₂

②单位时间内生成6n mol N—H键的同时生成2n mol H—H键

③用N₂、H₂、NH₃的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1∶3∶2

④混合气体的平均摩尔质量增大

⑤容器内的气体密度不变

（2）已知合成氨反应在某温度下2 L的密闭容器中进行，测得如下数据：

根据表中数据计算：

①反应进行到2 h时放出的热量为_________________kJ。

②此温度下该反应的化学平衡常数K＝_________________（保留两位小数）。

③反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N₂、H₂和NH₃各1．00 mol，化学平衡将向________________方向移动（填“正反应”或“逆反应”或“不移动”）。

④有甲、乙两个完全相同的容器，向甲容器中加入1 mol N₂ （g）和6mol H₂ （g），在一定条件下达到平衡时的热效应（吸热或放热）为Q，在相同条件下向乙容器中加入2 mol NH₃ （g）和3mol H₂ （g），达到平衡时的热效应（放热或吸热）为4Q。则甲容器中H₂的转化率为________________。

Answer

（1）②④ （2）①27．78 ②0．15 ③正反应 ④ 10%

【解析】

试题分析：（1）①．单位时间内生成2nmolNH3的同时消耗3nmolH2，同时生成3n molH2，则氢气的正逆反应速率相等，所以该反应达到平衡状态，①错误；②．单位时间内生成6nmolN-H键时消耗3nmolH-H键，实际上同时生成2n molH-H键，则v（正）＞v（逆），则平衡在向反应方向移动，②正确；c．用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1：3：2，无论该反应是否达到平衡状态都存在反应速率之比为1：3：2，所以不能确定该反应向正反应方向移动，③错误；④．混合气体质量不变，如果混合气体的平均摩尔质量增大，则平衡向气体体积减小的正反应方向移动，④正确；⑤．混合气体质量不变，容器体积不变，所以容器内的气体密度始终不变，⑤错误，答案选②④。

（2）①该反应有1mol氮气参加反应放出92．60kJ热量，则消耗（1．50-1．20）mol氮气参加反应放出的热量＝92．60kJ/mol×（1．50-1．20）mol＝27．78kJ；

②2h时，△n（N2）＝（1．50-1．20）mol＝0．30mol，根据N2～2NH3之间的关系式得△n（NH3）＝1．00mol÷2L＝0．5mol/L，c（N2）＝1．00mol÷2L＝0．5mol/L，c（H2）＝3mol÷2L＝1．5mol/L，化学平衡常数K＝＝0．15。

③再加入N2、H2和NH3各1．00 mol，c（NH3）＝1mol/L，c（N2）＝1mol/L，c（H2）＝2mol/L，浓度商＝＝0．125＜K，则平衡向正反应方向移动，故答案为：正反应；

④有甲、乙两个完全相同的容器，向甲容器中加入1 mol N2 （g）和6mol H2 （g），在一定条件下达到平衡时的热效应（吸热或放热）为Q，在相同条件下向乙容器中加入2 mol NH3 （g）和3mol H2 （g），此时相对于是1 mol N2 （g）和6mol H2 （g），因此平衡是等效的，达到平衡时的热效应（放热或吸热）为4Q。如果设甲容器中消耗的H2的物质的量是xmol，则以乙容器中平衡时氢气是（6－x）mol，所以氨气生成的氢气是（6－x－3）mol，则3－x＝4x，解得x＝0．6，因此甲容器中氢气的转化率为。

考点：考查化学平衡状态的有关计算、化学平衡状态的判断等