Question

可逆反应N2+3H2?2NH3是工业上合成氨的重要反应．（1）根据图1请写出合成氨的热化学方程式______（热量用E

可逆反应N2+3H2?2NH3是工业上合成氨的重要反应．（1）根据图1请写出合成氨的热化学方程式______（热量用E1、E2或E3表示）（2）图1中虚线部分是通过改变化学反应条件是______，请解释原因______．（3）当反应达到平衡位置时不断改变条件（不改变N2、H2和NH3的量），图2表示反应速率随时间的关系，其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的时间段是______（用含t符号表示）（4）在一定温度压强下，下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是______（填字母）．a．单位时间内生成2n molNH3的同时生成n molN2 b．容器内压强不再改变c．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2 d．混合气体的密度不再改变e．混合气体的平均相对分子质量不再改变 f．2v正（H2）=3v正（NH3）（5）在一定温度下，若将4a mol H2和2amol N2放入2L的密闭容器中，充分反应后测得N2的转化率为50%，则该反应的平衡常数为______．若此时再向该容器中投入a mol H2、amol N2和amol NH3，则此时化学平衡______移动（填“正向”、“逆向”或“不”）

Answer 1

（1）由图可知该反应为放热反应，且生成1mol生成物放出的热量为（E₃-E₁）kg，则生成2mol生成物放热为2（E₃-E₁）kg，即该反应的热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（E₃-E₁）kg/mol，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-2（E₃-E₁）kg/mol； 
（2）图1中虚线部分改变了反应的途径，从而降低了反应所需的活化能，但反应热不变，则改变的条件应为使用催化剂，
故答案为：使用催化剂；因为催化剂能改变反应的路径，使发生反应所需的活化能降低；
（3）由图2可知，t₁-t₂时应为升高温度使逆反应速率增大，化学平衡逆向移动，NH₃的含量减少；t₂-t₃时为平衡状态，含量不变；t₃-t₄时应为催化剂对化学反应的影响，反应速率增大，但化学平衡不移动；t₄-t₅时应为减小压强对反应的影响，减小压强化学平衡逆向移动，NH₃的含量减少，即t₀-t₁时NH₃的含量最大，
故答案为：t₀-t₁；
（4）a．单位时间内生成2n molNH₃的同时生成n molN₂，由方程式可知，同时消耗2n molNH₃，反应到达平衡，故a正确；
 b．反应条件为恒温恒压，压强始终不变，故容器内压强不再改变，不能说明到达平衡，故b错误；
c．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比与氮气、氢气的起始浓度及转化率有关，平衡时三者的浓度之比不一定为1：3：2，故c错误；
d．恒温恒压下，混合气体的密度不再改变，说明体积不变，即混合气体总的物质的量不再变化，反应到达平衡，故d正确；
e．混合气体的平均相对分子质量不再改变，混合气体总的质量不变，故混合气体总的物质的量不变化，说明反应到达平衡，故e正确；
f．2v_正（H₂）=3v_正（NH₃），速率之比等于化学计量数之比，都表示正反应速率，反应速率始终都符合此比例关系，不能说明到达平衡，故f错误；
故答案为：ade；
（5）由4amolH₂和2amolN₂放入2L的密闭容器中，充分反应后测得N₂的转化率为50%，则
     N₂ +3H₂ ?2NH₃
开始：a     2a        0
转化：0.5a  1.5a      a 
平衡：0.5a  0.5a      a
K=

a2

0.5a×(0.5a)3

=

16

a2

，
若此时再向该容器中投入amolH₂、amolN₂和2amolNH₃，
则Q=

(2a)2

a×a3

=

4

a2

＜K，则化学平衡正向移动，
故答案为：

16

a2

；正向．