Question

（5分）氨氣在農業和國防工業都有很重要的作用，歷史上諾貝爾化學獎曾經有3次頒給研究氮氣與氫氣合成氨的化學家。
（1）右圖表示溫度為T K時氮氣與氫氣合成氨反應過程中的能量變化， 寫出該反應的熱化學方程式   。

（2）已知在TK溫度下合成氨反應在2.00L的密閉容器中進行。得到如下數據：

時間（h） 物質的量（mol）		0	1	2	3	4
N2		1.50	n1	1.20	n3	1.00
H2		4.50	4.20	3.60	n4	3.00
NH3		0.00	0.20	n2	1.00	1.00

 
根據表中數據計算：
①0~1h內N₂的平均反應速率為mol/(L·h)。
②反應進行到2h時放出的熱量為  kJ。
③此條件下，反應：N₂ + 3H₂ 2NH₃的化學平衡常數K = （保留兩位小數）。
④反應達到平衡后，若往平衡體系中再加入N₂、H₂和NH₃各1mol，化學平衡移動的方向是   （填“正反應”或“逆反應”或“不移動”）。

Answer 1

（5分）（1）N₂(g)+3H₂(g)====2NH₃(g) △H="-92" kJ·mol^–1 （無條件不扣分）
（2）① 0.05 ② 27.6kJ ③ 0.15 ④正反應 

試題分析：（1）由圖可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，該反應是放熱反應，△H="508-600=-92" kJ·mol^–1 ，所以該反應的熱化學方程式為N₂(g)+3H₂(g)====2NH₃(g) △H="-92" kJ·mol^–1 ；
（2）①0~1h內，氫氣的濃度減少(4.5-4.2)mol/2.00L=0.15mol/L，所以氮氣的濃度減少0.05mol/L，則0~1h內N₂的平均反應速率為0.05 mol/(L·h)；
②反應進行到2h時，消耗氮氣0.3mol，所以放出的熱量是0.3mol×92 kJ·mol^–1=27.6kJ；
③反應進行到3h時達平衡狀態，此時c（NH₃）=0.5mol/L，c(N₂)= 0.5mol/L，c(H₂)="1.5" mol/L，所以化學平衡常數K= c²（NH₃）/ c(N₂)·c³(H₂)=0.15；
④反應達到平衡后，若往平衡體系中再加入N₂、H₂和NH₃各1mol，此時c（NH₃）=1.0mol/L，c(N₂)= 1.0mol/L，c(H₂)="2.0" mol/L，c²（NH₃）/ c(N₂)·c³(H₂)=0.125<K，所以平衡向正反應方向移動。