Question

氫氣是合成氨的重要原料．工業(yè)上合成氨的反應是：N₂（g）+3H₂（g） 

催化劑    .

高溫高壓

 2NH₃（g）；△H=-92.2kJ?mol^-1
（1）下列事實中，不能說明上述可逆反應已經達到平衡的是

③④

．
①N₂、H₂、NH₃的體積分數不再改變
②單位時間內生成2n molNH₃的同時生成3n molH₂O
③單位時間內生成3n molN-H鍵的同時生成n mol N≡N
④用N₂、H₂O、NH₃的物質的量濃度變化表示的反應速度之比為1：3：2
⑤混合氣體的平均摩爾質量不再改變
⑥混合氣體的總物質的量不再改變
（2）已知合成氨反應在某溫度下2.00L的密閉容器中進行，測得如下數據：

時間（h） 物質的量（mol）	0	1	2	3	4
N2	1.50	n1	1.20	n3	1.00
H2	4.50	4.20	3.60	n4	3.00
NH3	0.00	0.20	n2	1.00	1.00

根據表中數據計算：
①0～1小時內N₂的平均反應速度率為

0.0500

mol?L^-1?h^-1
②此溫度下該反應的化學平衡常數K=

0.15

保留兩位小數）．
③反應達到平衡后，若往平衡體系中再加入N₂、H₂O、NH₃各1mol，化學平衡向

正反應

方向移動（填“正反應”或“逆反應”或“不移動”）．

Answer 1

分析：（1）根據化學平衡狀態(tài)的根本標志：①v_（正） =v_（逆），②各組分百分含量不變進行判斷；
（2）①根據氨氣的物質的量計算出消耗的氮氣的物質的量，再根據v=

△c

△t

計算出0～1小時內N₂的平均反應速度率；
②根據3、4小時的時間段氨氣的物質的量不變，說明達到了平衡狀態(tài)，根據氨氣的物質的量計算出消耗的氮氣和氫氣的物質的量及平衡時的濃度，再根據平衡常數表達式K=

c2(NH3)

c(N2)?c(H2)3

計算出該溫度下的平衡常數；
③根據加入氨氣、水和氨氣后的濃度商判斷平衡移動方向．

解答：解：（1）①N₂、H₂、NH₃的體積分數不再改變，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態(tài)，故①錯誤；
②單位時間內生成2n molNH₃的同時生成3n molH₂O，表示的是正逆反應速率，且相等，表明達到了平衡狀態(tài)，故②錯誤；
③單位時間內生成3n molN-H鍵的同時生成n mol N≡N，表示的都是逆反應速率，無法判斷正逆反應速率是否相等，故③正確；
④用N₂、H₂O、NH₃的物質的量濃度變化表示的反應速度之比為1：3：2，反應速率始終與化學計量數成正比，無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，故④正確；
⑤反應方程式兩邊都是氣體，氣體的質量不變，反應兩邊氣體的體積不相等，所以中氣體的物質的量是變化的量，反應過程中平均摩爾質量是變化的量，混合氣體的平均摩爾質量不再改變，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態(tài)，故⑤錯誤；
⑥反應方程式兩邊氣體的體積不相等，所以反應過程中氣體的物質的量會發(fā)生變化，若混合氣體的總物質的量不再改變，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態(tài)，故⑥錯誤；
故選③④；
（2）①0～1小時內生成了0.2mol氨氣，根據反應N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），消耗了氮氣的物質的量為：n（N₂）=

1

2

n（NH₃）=0.1mol，0～1小時內N₂的平均反應速度率為：v（N₂）=

0.1mol 2.00L

1h

=0.0500mol/（L?h），
故答案為：0.0500；
 ②根據表中數據可知，反應在第3和4小時時間段內氨氣的物質的量不變，說明達到了平衡狀態(tài)，此時生成了1.00mol氨氣，
列出化學平衡的三段式為  N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
 反應開始前（mol）     1.5      4.5        0
變化量（mol）          0.5     1.5       1
平衡時（mol）          1       3         1  
平衡時各組分的濃度為：c（N₂）=

1mol

2.00

=0.500mol/L，c（H₂）=

3mol

2.00L

=1.500mol/L，c（NH₃）=

1mol

2.00L

=0.5mol/L，
此溫度下該反應的化學平衡常數K=

c2(NH3)

c(N2)?c(H2)3

=

(0.500)2

(1.500)3×(0.500)

≈0.15，
故答案為：0.15；
③反應達到平衡后，若往平衡體系中再加入N₂、H₂O、NH₃各1mol，此時各組分的濃度為：c（N₂）=

1.00mol+1.00mol

2.00L

=1.00mol/L，c（H₂）=

3.00mol+1.00mol

2.00L

=2.00mol/L，c（N₂）=

1.00mol+1.00mol

2.00L

=1.00mol/L，

c2(NH3)

c(N2)?c(H2)3

=

(1.00)2

(2.00)3?(1.00)

=0.125＜k=0.15，所以平衡向著正向移動，
故答案為：正反應．

點評：本題考查了化學平衡狀態(tài)的判斷、化學平衡常數的判斷、化學反應速率與化學計量數的關系等知識，涉及的知識點較多，試題綜合性強，難度較大，有利于培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和發(fā)散思維能力，提高學生的應試能力和學習效率．