Question

氨是氮循環(huán)過程中的重要物質(zhì)，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法．
合成氨反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H
（1）若該反應(yīng)在一定條件下能自發(fā)，則該反應(yīng)的△H

＜

0、△S

＜

0（填“＜”、“＞”或“=”）．
（2）在恒容容器中，下列描述中能說明上述反應(yīng)已達(dá)平衡的是

BD

．
A．3v（H₂）_正=2v（NH₃）_逆             B．單位時間內(nèi)生成n mol N₂的同時生成2n molNH₃
C．混合氣體的密度不再改變      D．容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時間的變化而變化
（3）一定溫度下，向2L密閉容器中充入1molN₂和3molH₂，保持體積不變，0.5min后達(dá)到平衡，測得容器中有0.4mol NH₃，則平均反應(yīng)速率v（N₂）=

0.2mol/（L?min）

，該溫度下的平衡常數(shù)K=

0.058

．若升高溫度，K值變化

減小

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）為了尋找合成NH₃的溫度和壓強(qiáng)的適宜條件，某同學(xué)設(shè)計了三組實(shí)驗，部分實(shí)驗條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗設(shè)計表中．請在下表的①②處填入合適的實(shí)驗條件數(shù)據(jù)．

實(shí)驗編號	T（℃）	n （N2）/n（H2）	P（MPa）	平衡時NH3百分含量
ⅰ	450	1/3	1
ⅱ	①	1/3	②
ⅲ	480	1/3	10

Answer 1

分析：（1）一般來說，化合反應(yīng)的焓變小于0，氣體體積減小的反應(yīng)，△S＜0；
（2）化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變； 
（3）根據(jù)v（N₂）=

△C

△t

計算，化學(xué)平衡常數(shù)=生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，根據(jù)反應(yīng)物和生成物濃度變化確定K的變化；
（4）根據(jù)實(shí)驗?zāi)康拇_定改變的條件，為了尋找合成NH₃的溫度和壓強(qiáng)的適宜條件，所以要改變溫度或壓強(qiáng)，以i為參照物進(jìn)行改變即可．

解答：解：（1）一般來說，化合反應(yīng)的焓變小于0，氣體體積減小的反應(yīng)△S＜0，該反應(yīng)是氣體體積減小的化合反應(yīng)，所以△H＜0，△S＜0，故答案為：＜0，＜；
（2）A．該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，2v（H₂）_正=3v（NH₃）_逆，故A錯誤；
B．該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，單位時間內(nèi)生成n mol N₂的同時生成2n molNH₃，故B正確；
C．無論該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，混合氣體的密度始終不變，所以不能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積減小的可逆反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時間的變化而變化，所以能判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
故選BD；    
（3）反應(yīng)達(dá)到平衡時，容器中有0.4mol NH₃，則反應(yīng)掉的n（N₂）=

1

2

n（NH₃）=0.2mol，v（N₂）=

△C

△t

=

0.2mol 2L

0.5min

=0.2mol/（L．min）；
平衡時，c（NH₃）=

0.4mol

2L

=0.2mol/L，c（N₂）=

1-0.2

2L

mol/L=0.4mol/L，c（H₂）=

3-0.2×3

2

mol/L=1.2mol/L，
K=

(0.2mol/L)2

0.4mol/L×(1.2mol/L)3

=0.058；
該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則生成物濃度減小，反應(yīng)物濃度增大，所以K減小，
故答案為：0.2mol/（L?min）、0.058、減�。�
（4）①為了尋找合成NH₃的溫度和壓強(qiáng)的適宜條件，所以可以以i為參照物，對實(shí)驗ii、iii進(jìn)行改變的條件是溫度或壓強(qiáng)，如果溫度和i相同，則壓強(qiáng)和iii相同，如果溫度和iii相同，則壓強(qiáng)和ii相同，
故答案為：①450（或480）、②10（或1）．

點(diǎn)評：本題考查了平衡狀態(tài)的判斷、反應(yīng)速率及平衡常數(shù)的計算、探究實(shí)驗等知識點(diǎn)，難度較大，注意（4）題中，如果進(jìn)行探究實(shí)驗，只能改變一個條件，不能同時改變多個條件，否則無法判斷．