Question

工业上合成氨的化学反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△=-92.4kJ/mol、△s=-98.3J/（mol?K），在容积为10L

工业上合成氨的化学反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△=-92.4kJ/mol、△s=-98.3J/（mol?K），在容积为10L的密闭容器中，通入4mol N2和12mol H2，在一定条件下进行反应，4s后达到平衡状态，此时N2的浓度为0.2mol/L．试通过计算回答下列问题：（1）温度为500K时，该反应______（填“能”或“不能”自发进行）；反应进行到平衡状态时△H-T△S=______．（2）用N2表示的4s内化学反应的平均速率是______．（3）该条件下N2的最大转化率为______，此时混合气体中NH3的体积分数是______．（4）为了提高氨气的产率，可以选择的方法是______（填序号多选，少选不得分）①升高温度②增大压强③使用催化剂④及时分离出NH4．

Answer 1

（1）△G=△H-T△S=-92.4×1000J/mol-[-98.3J/（mol?K）]×500K=-43250kJ/mol＜0，所以该反应能够自发进行；△H-T△S=0时反应达到平衡状态，
故答案为：能；0；
（2）达到平衡时N₂的浓度为0.2mol/L，平衡时氮气的物质的量为：n（N₂）=0.2mol/L×10L=2mol，达到平衡时消耗氮气的物质的量为：4mol-2mol=2mol，
                            N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△n
                             1       3        2       2
   起始量（物质的量）         4       12       0
   转化量（物质的量）         2       6         4       4
   平衡量（物质的量）         2       6         4       4
v（N₂）=

2mol 10L

4s

=0.05mol/（L?s），故答案为：0.05mol/（L?s）；
（3）n（NH₃）=4mol，该条件下N₂的最大转化率为：

2mol

4mol

×100%=50%；
此时混合气体中NH₃的体积分数是：

4mol

2mol+6mol?4mol

×100%=25%；
故答案为：50%；25%；
（4）要提高氨的产率，需要使平衡向着正向移动，该反应为放热、气体体积减小的可逆反应，则低温、高压条件下有利于平衡向着正向移动，及时分离出氨气，有利于提高氨气的产率，
故答案为：②④．