Question

现在普遍应用的工业合成氨的方法是哈伯于1905年发明的，但此法反应物的转化率不高．
（1）已知 N₂（g）与H₂（g）反应，生成2mol NH₃（g），放出92.2kJ热量，写出反应的热化学方程式：

 

．
（2）若1mol N₂（g）与过量H₂（g）充分反应，则放出的热量

 

92.2kJ（填“＞”“=”或“＜”）．
（3）若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K₁、K₂，则K₁

 

K₂（填“＞”“=”或“＜”）．
（4）有甲、乙两容器，甲体积可变压强不变，乙保持体积不变．向两容器中分别充入1mol N₂、3mol H₂，此时两容器体积均为500mL，温度为T℃．2min后甲容器中反应达到平衡，测得NH₃的浓度为2mol/L，此时容器的体积为

 

mL，H₂的转化率α_甲（H₂）为

 

．乙容器中反应达到平衡所需要的时间

 

2min（填“＞”、“＜”或“=”，下同），H₂的转化率α_乙（H₂）

 

α_甲（H₂）

Answer 1

考点：热化学方程式,化学平衡的影响因素

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）热化学方程式的书写，需要注意的有：物质的状态、反应热的数值与单位，反应热的数值与化学方程式前面的系数成正比，据此解答；
（2）可逆反应中的反应物不能完全转化为产物；
（3）对于放热反应，温度升高，则K降低，反之增大；
（4）根据三行式结合反应前后的体积之比等于物质的量之比等于浓度之比来计算合成氨的反应是气体体积减小的反应，所以恒压容器相当于在恒容的基础上加压，据此回答．

解答： 解：（1）1mol氮气完全反应，能生成2mol氨气，放热92.2KJ，热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2 kJ?mol^-1，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2 kJ?mol^-1；
（2）氮气和氢气合成氨气的反应是可逆反应，可逆反应中的反应物不能完全转化为产物，即1mol N₂（g）与过量H₂（g）充分反应，则放出的热量小于92.2kJ，故答案为：＜；
（3）氮气和氢气合成氨气的反应是放热反应，对于放热反应，温度升高，则K降低，该反应在298K时的化学平衡常数大于398K时的，故答案为：＞；
（4）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
初始浓度：2        6        0
变化浓度：1           3        2
平衡浓度：1           3        2
则反应前后的体积之比等于物质的量之比等于浓度之比，设反应后的体积是V，所以

8

500

=

6

V

，解得V=375mL，H₂的转化率α_甲（H₂）为

3

6

×100%=50%，合成氨的反应是气体体积减小的反应，所以恒压容器相当于在恒容的基础上加压，所以乙容器相当于在甲容器的基础上减小了压强，反应速率减慢，达平衡时间加长，氢气的转化率减小，故答案为：375；50%；＞；＜．

点评：本题涉及热化学方程式的书写、化学平衡的计算和影响化学反应速率的因素的综合考查，注意知识的积累和应用是关键，难度不大．