Question

工业合成氨反应：N₂+3H₂ 2NH₃，在一定条件下已达到平衡状态．
（1）若降低温度，会使上述平衡向生成氨的方向移动，生成每摩尔氨的反应热数值是46.2KJ/mol，则该反应的热化学方程式为

N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol

．
（2）若在恒温条件下，将N₂与H₂按一定比例混合的气体通入一个容积为2升固定容积的密闭容器中，5分钟后反应达平衡时，n（N₂）=1.2mol，n（H₂）=1.2mol，n （NH₃）=0.8mol，则反应速率V（N₂）=

0.04

mol?L^-1?min^-1，H₂的转化率=

50%

，平衡常数=

1.23（mol/L）^-2

．若保持容器的温度和容积不变，将上述平衡体系中的混合气体的浓度增大1倍，则平衡

向右

（填向左﹑向右或不移动）移动．
（3）若在恒温恒压条件下，将1molN₂与3molH₂的混合气体通入一个容积可变的容器中发生反应，达平衡后，生成a molNH₃，这时N₂的物质的量为

2-a

2

mol，（用含a的代数式表示）；若开始时只通入N₂与H₂，达平衡时生成3amolNH₃，则开始时应通入N₂3mol，H₂=

9

mol（平衡时NH₃ 的质量分数与前者相同）；若开始时通入x molN₂﹑6molH₂ 和2mol NH₃，达平衡后，N₂和NH₃的物质的量分别为y mol和3a mol，则x=

2

mol，y=

6-3a

2

mol（用含a的代数式表示）

Answer 1

分析：（1）降低温度，平衡向生成氨的方向移动，则正反应为放热反应，然后标明物质的状态、反应热的正负号、数值、单位来书写热化学方程式；
（2）先计算氨气平衡时的物质的量计算氮气反应的物质的量，再计算其反应速率，根据起始量和平衡时的量来计算物质的转化率、平衡常数，并利用浓度增大来分析平衡的移动；
（3）先利用达平衡后，生成amolNH₃，计算参加反应的物质的物质的量，可计算出平衡时氮气的物质的量；根据温度不变，利用极限转化为反应物的物质的量与起始量的关系及平衡时NH₃的质量分数都相同来计算．

解答：解：（1）因降低温度，平衡向生成氨的方向移动，则正反应为放热反应，生成2molNH₃的△H=-46.2KJ/mol×2=-92.4KJ/mol，则热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol；
（2）5分钟后反应达平衡时，n（N₂）=1.2mol，n（H₂）=1.2mol，n （NH₃）=0.8mol，
设参加反应的氮气的物质的量为x，则参加反应的氢气的物质的量为3x，则
N₂+3H₂ 2NH₃，
1  3            2
x  3x           0.8mol

1

x

=

2

0.8mol

，x=0.4mol，
反应速率V（N₂）=

0.4mol

2L 5min

=0.04mol/L．mim，
氢气的转化率为

3×0.4mol

3×0.4mol+1.2mol

×100%=50%，
平衡时的浓度分别为c（N₂）=0.6mol/L、c（H₂）=0.6mol/L，c （NH₃）=0.4mol/L，
则平衡常数K=

(0.4mol/L)2

0.6mol/L×(0.6mol/L)3

=1.23（mol/L）^-2，
上述平衡体系中的混合气体的浓度增大1倍，相当于缩小体积，则压强增大，化学平衡正向移动，即向右移动，
故答案为：0.04；50%；1.23（mol/L）^-2；向右；
（3）设生成amolmolNH₃转化的N₂的物质的量为y，则
N₂+3H₂ 2NH₃，
1               2
x               amol

1

x

=

2

amol

，x=

a

2

mol，
则平衡时氮气的物质的量为1mol-

a

2

mol=

2-a

2

mol，
又在恒温恒压条件1molN₂与3molH₂的混合气体通入一个容积可变的容器中发生反应，达平衡后，生成a molNH₃，
则只通入N₂与H₂，达平衡时生成3amolNH₃，则开始时应通入N₂3mol，且平衡时NH₃ 的质量分数与前者相同，
及极限转化后起始的量与原起始量成正比，故H₂的物质的量为3mol×3=9mol，
若开始时通入x molN₂﹑6molH₂和2molNH₃，将2molNH₃极限转化为反应物，则相当于开始加入（x+1）molN₂﹑（6+3）molH₂，
达平衡后，NH₃的物质的量3amol，
则（x+1）mol：（6+3）mol=1：3，解得x=2mol，
由恒温恒压条件，两种情况中起始的反应物的物质的量成正比，则平衡时各物质的含量成正比，
则1molN₂与3molH₂的混合气体通入发生反应时平衡时氮气的物质的量为

2-a

2

mol，
故开始时通入2molN₂﹑6molH₂和2molNH₃的混合气体通入发生反应时平衡时氮气的物质的量为

2-a

2

mol×3=

6-3a

2

mol，
故答案为：

2-a

2

；9；2；

6-3a

2

．

点评：本题较难，考查化学平衡中等效平衡的计算，明确温度与压强不变时，起始反应物的量成正比则平衡等效是解答本题的关键．