Question

合成氨生產技術的創立開辟了人工固氮的途徑，對化學工業技術也產生了重大影響．合成氨反應的化學方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ?mol^-1．合成氨工業中原料氣N₂可從空氣中分離得到，H₂可用甲烷或焦炭與水蒸氣反應制得．
（1）在一容積固定的密閉容器中注入N₂和H₂兩種氣體，發生上述反應．在某溫度下達到平衡時，各物質的濃度分別是：c（H₂）=9.00mol?L^-1，c（N₂）=3.00mol?L^-1，c（NH₃）=4.00mol?L^-1，此溫度下該反應的平衡常數K=

0.0073

．
（2）在三個相同容器中各充入1mol N₂和3mol H₂，在不同條件下反應并達到平衡，氨的體積分數隨時間變化的曲線如圖所示．下列說法中正確的是

D

（填字母）．
A．圖Ⅰ可能是不同壓強對反應的影響，且p₂＞p₁
B．圖Ⅱ可能是不同壓強對反應的影響，且p₁＞p₂
C．圖Ⅲ可能是不同溫度對反應的影響，且T₁＞T₂
D．圖Ⅱ可能是同溫同壓下不同催化劑對反應的影響，且催化劑性能1＞2
（3）將水蒸氣通過紅熱的炭即可產生水煤氣，化學方程式為：
C（s）+H₂O（g）═H₂（g）+CO（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，△S=+133.7J?K^-1?mol^-1
該反應在常溫下能否自發進行？

不能

（填“能”或“不能”）．

Answer 1

分析：（1）根據平衡常數表達式計算；
（2）A．增大壓強平衡右移；
B．壓強不同，平衡狀態不同；
C．升高溫度平衡逆向移動；
D．催化劑不影響平衡移動；
（3）根據反應能否自發進行的判據：△H-T△S＜0，反應自發進行，代入數據來計算；

解答：解：（1）k=

c2(NH3)

n(N2)?c3(H2)

=

4.002

3.00×9.003

=0.0073，故答案為：0.0073；
（2）A．增大壓強平衡右移，氨氣的含量應增大，故A錯誤；
 B．壓強不同，平衡狀態不同，不可能在同一平衡狀態，故B錯誤；
 C．升高溫度平衡逆向移動，氨氣的含量減小，故C錯誤；
 D．催化劑不影響平衡移動，由圖象可知催化劑性能，1＞2，故D正確．
故答案為：D；
（3）△H-T△S=131.3kJ/mol-T×133.7×0.001kJ/（K?mol），在低溫下，該值一定是大于0的，所以不能在低溫下自發進行，故答案為：不能；

點評：本題考查較為綜合，涉及化學平衡，平衡常數的計算，化學反應自發性判斷，題目難度中等．