Question

【題目】可逆反應N2+3H22NH3是工業上合成氨的重要反應。

（1）根據圖1請寫出合成氨的熱化學方程式_________________（熱量用E1、E2或E3表示）。

（2）圖1中虛線部分是通過改變化學反應中的________條件，該條件的改變與圖2中哪一時刻條件的改變相同___________（用“t1……t6”表示）。

（3）t3時刻改變的條件是___________，t5時刻改變的條件是___________。

（4）某溫度下，若把10 mol N2與30 molH2置于體積為10 L的密閉容器內，反應達到平衡狀態時，測得混合氣體中氨的體積分數為20%，則氮氣的轉化率____________。

（5）相同溫度下，有恒容密閉容器A和恒壓密閉容器B，兩容器中均充入1 molN2和3 molH2，此時兩容器的體積相等。在一定條件下反應達到平衡狀態，A中NH3的體積分數為a，放出熱量Q1kJ；B中NH3的體積分數為b，放出熱量Q2kJ。則：a__________b （填“＞”、“＜”或“=”，下同），Q1___________Q2。

Answer 1

【答案】 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)ΔH＝－2(E3－E1) kJ/mol 催化劑 t2…t3 減小壓強 升高溫度 33.3% < <

【解析】（1）由圖可知該反應為放熱反應，且生成1mol氨氣放出的熱量為（E3-E1）kJ，則生成2mol生成物放熱為2（E3-E1）kJ，即該反應的熱化學方程式為 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)ΔH＝－2(E3－E1) kJ/mol；（2）圖1中虛線部分改變了反應的途徑，從而降低了反應所需的活化能，但反應熱不變，則改變的條件應為使用催化劑；由于催化劑不能改變平衡狀態，則該條件的改變與圖2中t2～t3時刻條件的改變相同；（3）由圖2可知，t3時刻正逆反應速率均減小，平衡向逆反應方向進行，則改變的條件是減小壓強；t5時刻正逆反應速率均增大，平衡向逆反應方向進行，則改變的條件是升高溫度；（4）根據方程式可知

N2 +3H2 2NH3

開始（mol）： 10 30 0

轉化（mol）： a 3a 2a

平衡（mol）：10－a 30－3a 2a

測得混合氣體中氨的體積分數為20%，則，解得a＝4/1.2，所以氮氣的轉化率＝a/10×100%＝33.3%；（5）正反應體積減小，反應過程中如果保持恒溫恒容，則壓強減小。由于增大壓強平衡向正反應方向進行，反應過程中B中壓強大于A中，則B中反應物轉化率大于A中，則a＜b，Q1＜Q2。