Question

工业合成氨的反应：N₂＋3H₂2NH₃反应条件是高温、高压，并且需要合适的催化剂。已知形成1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键放出的能量分别为436 kJ、391 kJ、946 kJ。则：

(1)若1 mol N₂完全反应生成2 mol NH₃可________(填“吸收”或“放出”)热量________kJ。

0(2)如果将1 mol N₂和3 mol H₂混合，使其充分反应，放出的热量总小于上述(1)中的数值，其原因是________________________________________________________________________。

(3)实验室模拟工业合成氨时，在容积为2 L的恒容密闭容器内，反应经过10 min后，生成10 mol NH₃，则用N₂表示的化学反应速率为________。

(4)一定条件下，当合成氨的反应达到化学平衡时，下列说法正确的是________(填字母代号)。

a．正反应速率和逆反应速率相等

b．正反应速率最大，逆反应速率为0

c．该条件下，N₂的转化率达到最大值

d．N₂和H₂的浓度相等

e．该条件下，反应达到最大限度

Answer

放出 92 该反应是可逆反应，1 mol N2和3 mol H2不能完全反应生成2 mol NH3，因此放出能量总是小于92 Kj 0.25 mol/(L·min) ace

【解析】（1）△H=反应物键能和-生成物键能和，反应N2+3H2⇌2NH3中△H=（946+3×436-6×391）kJ/mol=-92kJ/mol，所以正反应放热，生成2mol氨气放出92kJ热量；（2）合成氨是可逆反应，1 mol N2和3 mol H2不能完全反应生成2 mol NH3，因此放出能量总是小于92 kJ；（3）根据方程式可知生成10mol氨气的同时消耗氮气是5mol，浓度是2.5mol/L，所以氮气表示的反应速率是2.5mol/L÷10min＝0.25mol/（L•min）；（4）a．正反应速率和逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，正确；b．正反应速率最大，逆反应速率为0，是指反应开始时的状态，反应没有达到平衡状态，错误；c．N2的转化率达到最大值，说明反应达到平衡状态，正确；d．N2和H2的浓度相等，反应不一定达到平衡状态，错误；e．反应达到最大限度，说明反应达到平衡状态，正确；答案选ace。

点睛：该题的难点是平衡状态判断，可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据：①正反应速率和逆反应速率相等。②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态，对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。判断化学反应是否达到平衡状态，关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。