Question

20．運用化學反應原理研究合成氨反應有重要意義，請完成下列探究．
（1）生產氫氣：將水蒸氣通過紅熱的炭即產生水煤氣．C（s）+H₂O（g）?H₂（g）+CO（g）△H=+131.3kJ•mol^-1，△S=+133.7J•mol^-1•K^-1，該反應在低溫下不能（填“能”或“不能”）自發(fā)進行．
（2）已知在400℃時，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的K=0.5．
①在400℃時，2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的K′=2（填數值）．
②400℃時，在0.5L的反應容器中進行合成氨反應，一段時間后，測得N₂、H₂、NH₃的物質的量分別為2mol、1mol、2mol，則此時反應v（N₂）_正=（填“＞”、“＜”、“=”或“不能確定”）v（N₂）_逆．
③若在恒溫、恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣，則合成氨反應的平衡向左（填“向左”、“向左”或“不”）移動；使用催化劑不改變（填“增大”、“減小”或“不改變”）反應的△H．

Answer 1

分析 （1）根據反應能否自發(fā)進行的判據：△H-T△S＜0，反應自發(fā)進行，代入數據來計算；
（2）①互為逆反應的化學反應平衡常數互為倒數；
②根據濃度熵和平衡常數之間的關系來判斷反應的狀態(tài)；
③恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣，體積增大，平衡向逆方向移動；催化劑對反應熱不影響．

解答 解：（1）△H-T△S=131.3KJ/mol-T×133.7×0.001KJ/（K•mol），在低溫下，該值一定是大于0的，所以不能在低溫下自發(fā)進行，故答案為：不能；
（2）①反應2NH₃（g）?N₂ （g）+3H₂（g）和反應N₂ （g）+3H₂（g）?2NH₃（g）是互為可逆反應，平衡常數互為倒數，故此反應的平衡常數是2，
故答案為：2；
②一段時間后，當N₂、H₂、NH₃的物質的量分別為4mol/L、2mol/L、4mol/L時，Qc=$\frac{{4}^{2}}{4×{2}^{3}}$=0.5=K₁，所以該狀態(tài)是平衡狀態(tài)，正逆反應速率相等，
故答案為：=；
恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣，體積增大，平衡向逆方向移動；加入催化劑，只改變反應的活化能，但反應熱不變；
故答案為：向左；不改變．

點評 本題考查學生有關化學平衡的有關知識，可以根據所學知識進行回答，難度不大．