Question

工業(yè)合成氨反應：N₂+3H₂ 2NH₃，在一定條件下已達到平衡狀態(tài)．
（1）若降低溫度，會使上述平衡向生成氨的方向移動，生成每摩爾氨的反應熱數(shù)值是46.2KJ/mol，則該反應的熱化學方程式為

N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol

．
（2）若在恒溫條件下，將N₂與H₂按一定比例混合的氣體通入一個容積為2升固定容積的密閉容器中，5分鐘后反應達平衡時，n（N₂）=1.2mol，n（H₂）=1.2mol，n （NH₃）=0.8mol，則反應速率V（N₂）=

0.04

mol?L^-1?min^-1，H₂的轉化率=

50%

，平衡常數(shù)=

1.23（mol/L）^-2

．若保持容器的溫度和容積不變，將上述平衡體系中的混合氣體的濃度增大1倍，則平衡

向右

（填向左﹑向右或不移動）移動．
（3）若在恒溫恒壓條件下，將1molN₂與3molH₂的混合氣體通入一個容積可變的容器中發(fā)生反應，達平衡后，生成a molNH₃，這時N₂的物質的量為

2-a

2

mol，（用含a的代數(shù)式表示）；若開始時只通入N₂與H₂，達平衡時生成3amolNH₃，則開始時應通入N₂3mol，H₂=

9

mol（平衡時NH₃ 的質量分數(shù)與前者相同）；若開始時通入x molN₂﹑6molH₂ 和2mol NH₃，達平衡后，N₂和NH₃的物質的量分別為y mol和3a mol，則x=

2

mol，y=

6-3a

2

mol（用含a的代數(shù)式表示）

Answer 1

分析：（1）降低溫度，平衡向生成氨的方向移動，則正反應為放熱反應，然后標明物質的狀態(tài)、反應熱的正負號、數(shù)值、單位來書寫熱化學方程式；
（2）先計算氨氣平衡時的物質的量計算氮氣反應的物質的量，再計算其反應速率，根據(jù)起始量和平衡時的量來計算物質的轉化率、平衡常數(shù)，并利用濃度增大來分析平衡的移動；
（3）先利用達平衡后，生成amolNH₃，計算參加反應的物質的物質的量，可計算出平衡時氮氣的物質的量；根據(jù)溫度不變，利用極限轉化為反應物的物質的量與起始量的關系及平衡時NH₃的質量分數(shù)都相同來計算．

解答：解：（1）因降低溫度，平衡向生成氨的方向移動，則正反應為放熱反應，生成2molNH₃的△H=-46.2KJ/mol×2=-92.4KJ/mol，則熱化學方程式為N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol；
（2）5分鐘后反應達平衡時，n（N₂）=1.2mol，n（H₂）=1.2mol，n （NH₃）=0.8mol，
設參加反應的氮氣的物質的量為x，則參加反應的氫氣的物質的量為3x，則
N₂+3H₂ 2NH₃，
1  3            2
x  3x           0.8mol

1

x

=

2

0.8mol

，x=0.4mol，
反應速率V（N₂）=

0.4mol

2L 5min

=0.04mol/L．mim，
氫氣的轉化率為

3×0.4mol

3×0.4mol+1.2mol

×100%=50%，
平衡時的濃度分別為c（N₂）=0.6mol/L、c（H₂）=0.6mol/L，c （NH₃）=0.4mol/L，
則平衡常數(shù)K=

(0.4mol/L)2

0.6mol/L×(0.6mol/L)3

=1.23（mol/L）^-2，
上述平衡體系中的混合氣體的濃度增大1倍，相當于縮小體積，則壓強增大，化學平衡正向移動，即向右移動，
故答案為：0.04；50%；1.23（mol/L）^-2；向右；
（3）設生成amolmolNH₃轉化的N₂的物質的量為y，則
N₂+3H₂ 2NH₃，
1               2
x               amol

1

x

=

2

amol

，x=

a

2

mol，
則平衡時氮氣的物質的量為1mol-

a

2

mol=

2-a

2

mol，
又在恒溫恒壓條件1molN₂與3molH₂的混合氣體通入一個容積可變的容器中發(fā)生反應，達平衡后，生成a molNH₃，
則只通入N₂與H₂，達平衡時生成3amolNH₃，則開始時應通入N₂3mol，且平衡時NH₃ 的質量分數(shù)與前者相同，
及極限轉化后起始的量與原起始量成正比，故H₂的物質的量為3mol×3=9mol，
若開始時通入x molN₂﹑6molH₂和2molNH₃，將2molNH₃極限轉化為反應物，則相當于開始加入（x+1）molN₂﹑（6+3）molH₂，
達平衡后，NH₃的物質的量3amol，
則（x+1）mol：（6+3）mol=1：3，解得x=2mol，
由恒溫恒壓條件，兩種情況中起始的反應物的物質的量成正比，則平衡時各物質的含量成正比，
則1molN₂與3molH₂的混合氣體通入發(fā)生反應時平衡時氮氣的物質的量為

2-a

2

mol，
故開始時通入2molN₂﹑6molH₂和2molNH₃的混合氣體通入發(fā)生反應時平衡時氮氣的物質的量為

2-a

2

mol×3=

6-3a

2

mol，
故答案為：

2-a

2

；9；2；

6-3a

2

．

點評：本題較難，考查化學平衡中等效平衡的計算，明確溫度與壓強不變時，起始反應物的量成正比則平衡等效是解答本題的關鍵．