Question

氢气是合成氨的重要原料．工业上合成氨的反应是：N₂（g）+3H₂（g） 

催化剂    .

高温高压

 2NH₃（g）；△H=-92.2kJ?mol^-1
（1）下列事实中，不能说明上述可逆反应已经达到平衡的是

③④

．
①N₂、H₂、NH₃的体积分数不再改变
②单位时间内生成2n molNH₃的同时生成3n molH₂O
③单位时间内生成3n molN-H键的同时生成n mol N≡N
④用N₂、H₂O、NH₃的物质的量浓度变化表示的反应速度之比为1：3：2
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
（2）已知合成氨反应在某温度下2.00L的密闭容器中进行，测得如下数据：

时间（h） 物质的量（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

根据表中数据计算：
①0～1小时内N₂的平均反应速度率为

0.0500

mol?L^-1?h^-1
②此温度下该反应的化学平衡常数K=

0.15

保留两位小数）．
③反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N₂、H₂O、NH₃各1mol，化学平衡向

正反应

方向移动（填“正反应”或“逆反应”或“不移动”）．

Answer 1

分析：（1）根据化学平衡状态的根本标志：①v_（正） =v_（逆），②各组分百分含量不变进行判断；
（2）①根据氨气的物质的量计算出消耗的氮气的物质的量，再根据v=

△c

△t

计算出0～1小时内N₂的平均反应速度率；
②根据3、4小时的时间段氨气的物质的量不变，说明达到了平衡状态，根据氨气的物质的量计算出消耗的氮气和氢气的物质的量及平衡时的浓度，再根据平衡常数表达式K=

c2(NH3)

c(N2)?c(H2)3

计算出该温度下的平衡常数；
③根据加入氨气、水和氨气后的浓度商判断平衡移动方向．

解答：解：（1）①N₂、H₂、NH₃的体积分数不再改变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故①错误；
②单位时间内生成2n molNH₃的同时生成3n molH₂O，表示的是正逆反应速率，且相等，表明达到了平衡状态，故②错误；
③单位时间内生成3n molN-H键的同时生成n mol N≡N，表示的都是逆反应速率，无法判断正逆反应速率是否相等，故③正确；
④用N₂、H₂O、NH₃的物质的量浓度变化表示的反应速度之比为1：3：2，反应速率始终与化学计量数成正比，无法判断是否达到平衡状态，故④正确；
⑤反应方程式两边都是气体，气体的质量不变，反应两边气体的体积不相等，所以中气体的物质的量是变化的量，反应过程中平均摩尔质量是变化的量，混合气体的平均摩尔质量不再改变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故⑤错误；
⑥反应方程式两边气体的体积不相等，所以反应过程中气体的物质的量会发生变化，若混合气体的总物质的量不再改变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故⑥错误；
故选③④；
（2）①0～1小时内生成了0.2mol氨气，根据反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），消耗了氮气的物质的量为：n（N₂）=

1

2

n（NH₃）=0.1mol，0～1小时内N₂的平均反应速度率为：v（N₂）=

0.1mol 2.00L

1h

=0.0500mol/（L?h），
故答案为：0.0500；
 ②根据表中数据可知，反应在第3和4小时时间段内氨气的物质的量不变，说明达到了平衡状态，此时生成了1.00mol氨气，
列出化学平衡的三段式为  N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
 反应开始前（mol）     1.5      4.5        0
变化量（mol）          0.5     1.5       1
平衡时（mol）          1       3         1  
平衡时各组分的浓度为：c（N₂）=

1mol

2.00

=0.500mol/L，c（H₂）=

3mol

2.00L

=1.500mol/L，c（NH₃）=

1mol

2.00L

=0.5mol/L，
此温度下该反应的化学平衡常数K=

c2(NH3)

c(N2)?c(H2)3

=

(0.500)2

(1.500)3×(0.500)

≈0.15，
故答案为：0.15；
③反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N₂、H₂O、NH₃各1mol，此时各组分的浓度为：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，所以平衡向着正向移动，
故答案为：正反应．

点评：本题考查了化学平衡状态的判断、化学平衡常数的判断、化学反应速率与化学计量数的关系等知识，涉及的知识点较多，试题综合性强，难度较大，有利于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力，提高学生的应试能力和学习效率．