Question

氨是氮循環過程中的重要物質,氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。
(1)根據圖1提供的信息,寫出該反應的熱化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,在圖1中曲線　　　　　　　(填“a”或“b”)表示加入鐵觸媒的能量變化曲線。 

(2)在恒容容器中,下列描述中能說明上述反應已達平衡的是　　　　。 
A.3v(H₂)_正=2v(NH₃)_逆
B.單位時間內生成n mol N₂的同時生成2n mol NH₃
C.混合氣體的密度不再改變
D.容器內壓強不隨時間的變化而變化
(3)一定溫度下,向2 L密閉容器中充入1 mol N₂和3 mol H₂,保持體積不變,0.5 min后達到平衡,測得容器中有0.4 mol NH₃,則平均反應速率v(N₂)=　　　　　　,該溫度下的平衡常數K=　　　　　　　。若升高溫度,K值變化　　　　(填“增大”、“減小”或“不變”)。 
(4)為了尋找合成NH₃的溫度和壓強的適宜條件,某同學設計了三組實驗,部分實驗條件已經填在下面實驗設計表中。

實驗編號	T(℃)	n(N2)/n(H2)	p(MPa)
ⅰ	450	1/3	1
ⅱ			10
ⅲ	480		10

 
A.請在上表空格中填入剩余的實驗條件數據。
B.根據反應N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)的特點,在給出的坐標圖2中,畫出其在1 MPa和10 MPa條件下H₂的轉化率隨溫度變化的趨勢曲線示意圖,并標明各條曲線的壓強。

Answer 1

(1)N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)ΔH="-92" kJ·mol^-1　b
(2)BD　(3)0.2 mol·L^-1·min^-1　0.058　減小
(4)A.ⅱ.450　1/3�、�.1/3
B.

(1)由圖可看出該反應為放熱反應,ΔH="-(600" kJ·mol^-1-508 kJ·mol^-1)="-92" kJ·mol^-1,故熱化學方程式為N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)　ΔH="-92" kJ·mol^-1,加入催化劑能降低反應的活化能,故b曲線表示加入了催化劑。
(2)當2v(H₂)_正=3v(NH₃)_逆時反應達平衡,A不能說明;因是恒容容器且反應物和產物都是氣體,故密度始終不變,C不能說明。
(3)列三段式如下:
　　　　　　　　　N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)
起始(mol·L^-1)     0.5   1.5     0
轉化(mol·L^-1)     0.1  0.3   0.2
平衡(mol·L^-1)   0.4     1.2      0.2
v(N₂)=="0.2" mol·L^-1·min^-1,K=≈0.058,該反應是放熱反應,升高溫度平衡逆向移動,K減小。
(4)A.要尋找適宜條件,應使其中兩者相同去比較第三者,本題只是從溫度和壓強兩方面考慮,故應恒等于,則ⅰ與ⅱ應溫度相同,ⅱ與ⅲ應壓強相同。
B.合成氨是一個氣體體積減小的放熱反應,隨著溫度的升高,H₂的轉化率減小,壓強越大,H₂的轉化率越大,故隨溫度升高曲線有減小趨勢,且10 MPa曲線應在1 MPa曲線之上。