问题 问答题

氨是氮循环过程中的重要物质,氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法.

合成氨反应:N2(g)+3H2(g)

 
2NH3(g)△H

(1)若该反应在一定条件下能自发,则该反应的△H______0、△S______0(填“<”、“>”或“=”).

(2)在恒容容器中,下列描述中能说明上述反应已达平衡的是______.

A.3v(H2=2v(NH3             B.单位时间内生成n mol N2的同时生成2n molNH3

C.混合气体的密度不再改变      D.容器内压强不随时间的变化而变化

(3)一定温度下,向2L密闭容器中充入1molN2和3molH2,保持体积不变,0.5min后达到平衡,测得容器中有0.4mol NH3,则平均反应速率v(N2)=______,该温度下的平衡常数K=______.若升高温度,K值变化______(填“增大”、“减小”或“不变”).

(4)为了寻找合成NH3的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中.请在下表的①②处填入合适的实验条件数据.

实验编号T(℃)n (N2)/n(H2P(MPa)平衡时NH3百分含量
4501/31
1/3
4801/310

答案

(1)一般来说,化合反应的焓变小于0,气体体积减小的反应△S<0,该反应是气体体积减小的化合反应,所以△H<0,△S<0,故答案为:<0,<;

(2)A.该反应达到平衡状态时,2v(H2=3v(NH3,故A错误;

B.该反应达到平衡状态时,单位时间内生成n mol N2的同时生成2n molNH3,故B正确;

C.无论该反应是否达到平衡状态,混合气体的密度始终不变,所以不能判断该反应是否达到平衡状态,故C错误;

D.该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应,当反应达到平衡状态时,容器内压强不随时间的变化而变化,所以能判断反应是否达到平衡状态,故D正确;

故选BD;    

(3)反应达到平衡时,容器中有0.4mol NH3,则反应掉的n(N2)=

1
2
n(NH3)=0.2mol,v(N2)=
△C
△t
=
0.2mol
2L
0.5min
=0.2mol/(L.min);

平衡时,c(NH3)=

0.4mol
2L
=0.2mol/L,c(N2)=
1-0.2
2L
mol/L
=0.4mol/L,c(H2)=
3-0.2×3
2
mol/L
=1.2mol/L,

K=

(0.2mol/L)2
0.4mol/L×(1.2mol/L)3
=0.058;

该反应的正反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,则生成物浓度减小,反应物浓度增大,所以K减小,

故答案为:0.2mol/(L•min)、0.058、减小;

(4)①为了寻找合成NH3的温度和压强的适宜条件,所以可以以i为参照物,对实验ii、iii进行改变的条件是温度或压强,如果温度和i相同,则压强和iii相同,如果温度和iii相同,则压强和ii相同,

故答案为:①450(或480)、②10(或1).

选择题
单项选择题