Question

【題目】工業合成氨反應：N2＋3H22NH3是一個放熱的可逆反應，反應條件是高溫、高壓，并且需要合適的催化劑。已知形成1 mol H－H鍵、1 mol N－H鍵、1 mol N≡N鍵放出能量分別為436 kJ、391 kJ、946 kJ。則：

（1）若1 mol N2完全反應生成NH3可________(填“吸收”或“放出”)熱量________kJ。

（2）如果將1 mol N2和3 mol H2混合，使其充分反應，放出的熱量總小于上述數值，其原因是________________________。

（3）實驗室模擬工業合成氨時，在容積為2 L的密閉容器內，反應經過10 min后，生成10 mol NH3，則用N2表示的化學反應速率為________mol·L－1·min－1。

（4）一定條件下，當合成氨的反應達到化學平衡時，下列說法正確的是________。

a．正反應速率和逆反應速率相等

b．正反應速率最大，逆反應速率為0

c．N2的轉化率達到最大值

d．N2和H2的濃度相等

e．N2、H2和NH3的體積分數相等

f．反應達到最大限度

Answer 1

【答案】放出92該反應是可逆反應，1 mol N2和3 mol H2不能完全反應，因此放出能量總是小于92 kJ0.25acf

【解析】

（1）反應熱等于斷鍵吸收的能量和形成化學鍵所放出的能量的差值，則反應的N2＋3H22NH3的ΔH＝(946+436×3-391×6)kJ/mol＝－92kJ/mol，所以若1mol N2完全反應生成NH3可放出熱量92kJ。

（2）由于該反應是可逆反應，1 mol N2和3 mol H2不能完全反應生成2mol氨氣，因此放出能量總是小于92 kJ。

（3）在容積為2L的密閉容器中進行，反應經過10min后，生成10mol NH3，則消耗氮氣5mol，濃度是2.5mol/L，用N2表示的化學反應速率是2.5mol/L÷10min＝0.25 mol·L －1·min－1。

（4）a．達到化學平衡時，正反應速率和逆反應速率一定相等，a正確；

b．達到化學平衡時，正反應速率和逆反應速率一定相等，且均不為0，b錯誤；

c．達到化學平衡時，即達到反應最大限度，N2的轉化率達到最大值，c正確；

d．達到化學平衡時，N2和H2的濃度不再改變，但不一定相等，d錯誤；

e．達到化學平衡時，N2、H2和NH3的體積分數不變，但不一定相等，e錯誤；

f．達到化學平衡時，反應達到最大限度，f正確。

答案選acf。