Question

合成氨是重要的化學(xué)工業(yè)，為了研究合成氨的反應(yīng)原理，在一密閉容器內(nèi)充入1mol N₂和2mol H₂，在一定條件下，使之發(fā)生如下反應(yīng)：N₂+3H₂?2NH₃．
Ⅰ：若維持溫度不變，且密閉容器的容積固定為1L．
（1）當(dāng)此反應(yīng)經(jīng)過2min達到平衡狀態(tài)時，測得反應(yīng)混合物中NH₃的物質(zhì)的量為0.2moL，則H₂在2min內(nèi)的平均反應(yīng)速率為

0.15mol?L^-1?min^-1

．
（2）如果開始時，向該容器內(nèi)加入0.5moL N₂，要使反應(yīng)混合物中三種氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)仍與上述平衡時的完全相同，則還必須加入H₂

0.5

mol和NH₃

1.0

mol．
（3）如果開始時加入N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量分別為a mol、b mol、c mol，要使反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，反應(yīng)混合物中三種氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)仍與（1）平衡時完全相同，則a、b、c應(yīng)滿足的一般條件是（a、b分別用含c的方程式表示）

a+

1

2

mol=1、b+

3

2

mol=2

．
Ⅱ：若溫度維持不變，體系壓強維持與Ⅰ相同，密閉容器的容積由1L隨反應(yīng)進行而改變．
（4）開始時加入1mol N₂和2mol H₂，經(jīng)過一段時間，容器中三種氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不再發(fā)生變化時，則NH₃的物質(zhì)的量為

甲

（選填一個編號）
（甲）大于0.2mol     （乙）等于0.2mol
（丙）小于0.2mol     （�。┛赡艽笥凇⒌扔诨蛐∮�0.2mol
作出此判斷的理由是

由于溫度不變，隨著反應(yīng)的進行，容器的體積縮小，體系的壓強比平衡（1）時增大，平衡向著正向移動

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式計算出消耗的氫氣的物質(zhì)的量，再計算出H₂在2min內(nèi)的平均反應(yīng)速率；
（2）根據(jù)等效平衡，將氨氣的物質(zhì)的量全部轉(zhuǎn)化為氮氣、氫氣，滿足1mol N₂和2mol H₂；
（3）根據(jù)等效平衡，將氨氣的物質(zhì)的量a全部轉(zhuǎn)化為氮氣、氫氣，滿足1mol N₂和2mol H₂；
（4）恒壓條件下反應(yīng)，壓強增大，合成氨的化學(xué)平衡向著正向移動．

解答：解：（1）反應(yīng)混合物中NH₃的物質(zhì)的量為0.2moL，N₂+3H₂?2NH₃，反應(yīng)消耗了0.3mol氫氣，H₂在2min內(nèi)的平均反應(yīng)速率為：

0.3mol 1L

2min

=0.15mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.15mol?L^-1?min^-1；
（2）向該容器內(nèi)加入0.5moL N₂，要使反應(yīng)混合物中三種氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)仍與上述平衡時的完全相同，即為等效平衡，所以需要滿足，按照方程式的化學(xué)計量數(shù)將氨氣的物質(zhì)的量轉(zhuǎn)化為氮氣、氫氣，物質(zhì)的量分別為1mol N₂和2mol H₂，
先有0.5mol氮氣，還差0.5mol氮氣，需要氨氣的物質(zhì)的量為0.5mol×2=1mol；氨氣轉(zhuǎn)化為氫氣的物質(zhì)的量為1.5mol，還差0.5mol，
故答案為：0.5；1.0；
（3）如果開始時加入N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量分別為a mol、b mol、c mol，要使反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，反應(yīng)混合物中三種氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)仍與（1）平衡時完全相同，即為等效平衡，將氨氣的物質(zhì)的量a全部轉(zhuǎn)化為氮氣、氫氣，滿足1mol N₂和2mol H₂，根據(jù)反應(yīng)方程式N₂+3H₂?2NH₃，cmol氨氣轉(zhuǎn)化為氮氣、氫氣物質(zhì)的量為：

1

2

mol、

3

2

mol，a+

1

2

mol=1、b+

3

2

mol=2，
故答案為：a+

1

2

mol=1、b+

3

2

mol=2；
（4）由于溫度不變，隨著反應(yīng)的進行，容器的體積縮小，體系的壓強比平衡（1）時增大，平衡向著正向移動，平衡時氨氣的物質(zhì)的量大于0.2mol，
故答案為：甲；由于溫度不變，隨著反應(yīng)的進行，容器的體積縮小，體系的壓強比平衡（1）時增大，平衡向著正向移動．

點評：本題考查了化學(xué)平衡的建立過程，注意等效平衡知識的理解及應(yīng)用，本題難度中等．