Question

合成氨反應N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g），反應過程的能量變化如圖所示。已知N₂（g）與H₂（g）反應生成17 g  NH₃（g），放出46.1 kJ的熱量。

請回答下列問題：
(1)該反應通常用鐵作催化劑，加催化劑會使圖中E變_____（填“大”或“小”），E的大小對該反應的反應熱有無影響？_ _。理由是_________                          ；
(2)圖中ΔH＝________kJ·mol^－1；
(3)起始充入2mol·L^－1 N₂和5.5 mol·L^－1 H₂，經過50 min，NH₃的濃度為1mol·L^－1，
則v(N₂)＝____________mol·L^－1·min^－1、C(H₂)＝______________mol·L^－1；
已知NH₃（g）= NH₃ (l)  ΔH=－QkJ·mol^-1，書寫N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃ (l)的熱化學方程式       ________                                       。

Answer 1

（1）小，無。△H取決于反應物的總能量和生成物的總能量差；(2)-92.2 （3）0.01   4
（4）N₂(g) + 3H₂(g) ? 2NH₃(g)  ΔH=-（92.2+Q）kJ·mol^-1

試題分析：（1）用鐵作催化劑可以降低反應活化能E，所以加催化劑會使圖中E變變小；△H取決于反應物的總能量和生成物的總能量差，所以E的大小對該反應的反應熱沒有影響。
（2）NH3的物質的量為17g/17g·mol^-1="1mol"    △H="2×-46.1" kJ="-92.2" kJ(該反應為放熱反應，符號為負)
（3）NH₃的變化濃度為1mol·L^－1時，根據反應比，N₂的濃度變化了0.5mol·L^－1，v(N₂)＝0.5mol·L^－1/50 min="0.01" mol·L^－1；NH₃的變化濃度為1mol·L^－1時，根據反應比，H₂的濃度變化了1.5 mol·L^－1，C(H₂)＝5.5 mol·L^－1-1.5 mol·L^－1="4" mol·L^－1
（4）N₂(g) + 3H₂(g) ? 2NH₃(g)  ΔH=-（92.2+Q）kJ·mol^-1