Question

合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径，对化学工业技术也产生了重大影响。合成氨反应的化学方程式为N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)　ΔH＝－92.2 kJ·mol^－1。合成氨工业中原料气N₂可从空气中分离得到，H₂可用甲烷或焦炭与水蒸气反应制得。
(1)在一容积固定的密闭容器中注入N₂和H₂两种气体，发生上述反应，在某温度下达到平衡时，各物质的浓度分别是：c(H₂)＝9.00 mol·L^－1，c(N₂)＝3.00 mol·L^－1，c(NH₃)＝4.00 mol·L^－1，此温度下该反应的平衡常数K＝________。
(2)在三个相同容器中各充入1 mol N₂和3 mol H₂，在不同条件下反应并达到平衡，氨的体积分数随时间变化的曲线如图所示。下列说法中正确的是________(填字母)。

A．图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且p2>p1

B．图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响，且p1>p2

C．图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响，且T1>T2

D．图Ⅱ可能是同温同压下不同催化剂对反应的影响，且催化剂性能1>2

(3)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气，化学方程式为：C(s)＋H₂O(g)=H₂(g)＋CO(g)
ΔH＝＋131.3 kJ·mol^－1，ΔS＝＋133.7J·K^－1 ·mol^－1
该反应在常温下能否自发进行？________(填“能”或“不能”)。

Answer 1

(1)7.32×10^－3　(2)D　(3)不能

(1)K＝＝7.32×10^－3
(2)压强越大，φ(NH₃)应该大，A错误。
改变压强，φ(NH₃)改变，B错误。
温度越高，φ(NH₃)越小，C错误。
催化剂增大速率，缩短达到平衡的时间，平衡不移动，D正确。
(3)ΔH－TΔS＝131.3 kJ·mol^－1－298 K×0.1337 kJ·K^－1· mol^－1＝91.45 kJ·mol^－1>0，所以不能自发进行。