Question

可逆反应N₂+3H₂

2NH₃是工业上合成氨的重要反应．



（1）根据图1请写出合成氨的热化学方程式______（热量用E₁、E₂或E₃表示）
（2）图1中虚线部分是通过改变化学反应中的______条件，请解释原因______．
（3）当反应达到平衡位置时不断改变条件（不改变N₂、H₂和NH₃的量），图2表示反应速率与反应过程的关系，其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段时间是______
（4）在一定温度下，若将4a mol H₂和2amol N₂放入2L的密闭容器中，充分反应后测得N₂的转化率为50%，则该反应的平衡常数为______．若此时再向该容器中投入a mol H₂、amol N₂和2amol NH₃，判断平衡移动的方向是______（“正向移动”“逆向移动”或“不移动”）
（5）将上述实验中产生的NH₃通入到0.04mol?L^-1的FeCl₃溶液中，要使溶液中Fe³⁺沉淀较完全（即Fe³⁺浓度降至原来的千分之一），则溶液的pH为______（已知常温下，Fe（OH）₃的溶度积常数Ksp=4×10^-38）

Answer 1

（1）由图可知该反应为放热反应，且生成1mol生成物放出的热量为（E₃-E₁）kg，则生成2mol生成物放热为2（E₃-E₁）kg，即
该反应的热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g）



2NH₃（g）△H=2（E₁-E₃）或-2（E₃-E₁）kg/mol，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）



2NH₃（g）△H=2（E₁-E₃）或-2（E₃-E₁）kg/mol； 
（2）图1中虚线部分改变了反应的途径，从而降低了反应所需的活化能，但反应热不变，则改变的条件应为催化剂，
故答案为：催化剂；因为催化剂能改变反应的路径，使发生反应所需的活化能降低；
（3）由图2可知，t₁-t₂时应为升高温度使逆反应速率增大，化学平衡逆向移动，NH₃的含量减少；t₂-t₃时为平衡状态，含量不变；t₃-t₄时应为催化剂对化学反应的影响，反应速率增大，但化学平衡不移动；t₄-t₅时应为减小压强对反应的影响，减小压强化学平衡逆向移动，NH₃的含量减少，即t₀-t₁时NH₃的含量最大，故答案为：t₀-t₁；
（4）由4amolH₂和2amolN₂放入2L的密闭容器中，充分反应后测得N₂的转化率为50%，则
     N₂+3H₂

2NH₃
开始 a   2a
转化0.5a  1.5a       a 
平衡0.5a   0.5a      a
K=

a2

0.5a×(0.5a)3

=

16

a2

，
若此时再向该容器中投入amolH₂、amolN₂和2amolNH₃，
则Q=

(2a)2

a×(a)3

=

4

a2

＜K，则化学平衡正向移动，故答案为：

16

a2

；正向移动；
（5）Fe³⁺沉淀较完全时，Fe³⁺浓度为0.04mol/L×10^-3=4×10^-5mol/L，
由常温下，Fe（OH）₃的溶度积常数Ksp=4×10^-38，
则c（OH^-）=

3	4×10-38 4×10-5

=10^-11，
故c（H⁺）=10^-3，所以pH=3，故答案为：3．