Question

哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现将氢气和氮气充入某密闭容器中，在一定条件下反应的有关数据为：

项目	H2	N2	NH3
起始时	5 mol·L－1	3 mol·L－1	0
2 s末	2 mol·L－1

(1)氢气和氮气反应生成氨气(在2 s内)的反应速率v(H₂)＝__________。若此时已达平衡，则可求得平衡常数为__________。

(2)下图表示合成NH₃反应在时间t₀→t₆中反应速率与反应过程曲线图，则在下列达到化学平衡的时间段中，化学平衡常数最大的一段时间是__________。

①t₀→t₁　②t₂→t₃　③t₃→t₄　④t₅→t₆

若t₁时改变的条件是升高温度，则说明合成NH₃反应的焓变ΔH________0(填“大于”或“小于”)。

Answer 1

解析　(1)根据合成氨反应3H₂(g)＋N₂(g)2NH₃(g)和表中数据，计算得v(H₂)＝1.5 mol·L^－1·s^－1，达到平衡时各物质的浓度分别为n(H₂)＝2 mol·L^－1，n(N₂)＝2 mol·L^－1，n(NH₃)＝2 mol·L^－1，即可求出平衡常数为0.25。

(2)由图可知，从t₁开始是化学反应速率增大，而逆反应速率大于正反应速率，说明平衡向左移动，化学平衡常数减小；从t₃开始是反应速率增大，平衡不移动，平衡常数相等；从t₄开始是化学反应速率减少，而逆反应速率减小的少，大于正反应速率，平衡向左移动，平衡常数减小，故化学平衡常数最大的一段是t₀～t₁。

升高温度，平衡向左移动，故正向是放热反应ΔH<0。

答案　(1)1.5 mol·L^－1·s^－1　0.25　(2)①　小于