Question

氨是氮循環(huán)中的重要物質(zhì)，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法．
（1）已知：H-H鍵能為436kJ?mol^-1，N≡N鍵能為946kJ?mol^-1，N-H鍵能為391kJ?mol^-1．寫出合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：______
（2）恒溫下，往一個(gè)4L的密閉容器中充人5.2molH₂和2molN₂，反應(yīng)過程中對(duì)NH₃的濃度進(jìn)行檢測(cè)，得到的數(shù)據(jù)如下表所示：

時(shí)間/min	5	10	15	20	25	30
c（NH3）/mol?L-1	0.08	0.14	0.18	0.20	0.20	0.20

①5min內(nèi)，消耗H₂的平均反應(yīng)速率為______
②N₂的平衡轉(zhuǎn)化率______
③此條件下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=______．反應(yīng)達(dá)到平衡后，若維持容器體積不變，溫度不變，往平衡體系中加入H₂、N₂和NH₃各8mol，化學(xué)平衡將向______方向移動(dòng)（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）；化學(xué)平衡常數(shù)值______（填變大、變小、不變）；
④若溫度維持不變，只將容器體積由4L變?yōu)?L，達(dá)新平衡時(shí)N₂的平衡濃度______0.4mol?L^-1（填大于、小于與等于）

Answer 1

（1）反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的反應(yīng)熱△H=946kJ?mol^-1+3×436kJ?mol^-1-2×3×391kJ?mol^-1=-92kJ?mol^-1，故熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ?mol^-1，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ?mol^-1；
（2）①由表中水解可知，5min內(nèi)，氨氣的濃度變化為0.08mol/L，故v（NH₃）=

0.08mol/L

5min

=0.016mol/（L?min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（H₂）=

3

2

v（NH₃）=

3

2

×0.016mol/（L?min）=0.024mol/（L?min），故答案為：0.024mol/（L?min）；
②由表中數(shù)據(jù)可知，20min達(dá)平衡，平衡時(shí)NH₃的濃度為0.20mol/L，生成的氨氣的物質(zhì)的量為0.20mol/L×4L=0.8mol，由方程式N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）可知，參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為

1

2

×0.8mol=0.4mol，所以氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為：

0.4mol

2mol

×100%=20%，故答案為：20%；
③由表中數(shù)據(jù)可知，20min達(dá)平衡，平衡時(shí)NH₃的濃度為0.20mol/L，則：
               N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始（mol/L）：0.5     1.3        0
變化（mol/L）：0.1     0.3        0.2
平衡（mol/L）：0.4     1          0.2
故平衡常數(shù)k=

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

=

0．22

0.4×13

=1，
反應(yīng)達(dá)到平衡后，若維持容器體積不變，溫度不變，往平衡體系中加入H₂、N₂和NH₃各8mol，則此時(shí)各物質(zhì)的濃度為：
H₂為1mol/L+

8mol

4L

=3mol/L，N₂為0.4mol/L+

8mol

4L

=2.4mol/L，NH₃為0.2mol/L+

8mol

4L

=2.2mol/L，故濃度商Qc=

2．22

2.4×33

＜1，故反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，
平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變平衡常數(shù)不變，
故答案為：1；正反應(yīng)；不變；
④只將容器體積由4L變?yōu)?L，若平衡不移動(dòng)氮?dú)獾臐舛葹樵瓉?倍為0.8mol/L，但體積減小壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，故氮?dú)獾钠胶鉂舛刃∮谠�平衡濃度�?倍，大于原平衡的濃度，即0.4mol/L＜c（N₂）＜0.8mol/L，故答案為：大于．