Question

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）_正=2v（NH₃）_逆             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（H2）	P（MPa）	平衡时NH3百分含量
ⅰ	450	1/3	1
ⅱ	①	1/3	②
ⅲ	480	1/3	10

Answer 1

【答案】分析：（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；
（2）化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理量也不变； 
（3）根据v（N₂）=计算，化学平衡常数=生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，根据反应物和生成物浓度变化确定K的变化；
（4）根据实验目的确定改变的条件，为了寻找合成NH₃的温度和压强的适宜条件，所以要改变温度或压强，以i为参照物进行改变即可．
解答：解：（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）_正=3v（NH₃）_逆，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）=n（NH₃）=0.2mol，v（N₂）===0.2mol/（L．min）；
平衡时，c（NH₃）==0.2mol/L，c（N₂）==0.4mol/L，c（H₂）==1.2mol/L，
K==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）．
点评：本题考查了平衡状态的判断、反应速率及平衡常数的计算、探究实验等知识点，难度较大，注意（4）题中，如果进行探究实验，只能改变一个条件，不能同时改变多个条件，否则无法判断．