Question

运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义，请完成下列探究。

(1)生成氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C(s)＋H₂O(g)H₂(g)＋CO(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol^－1，ΔS＝＋133.7 J·mol^－1·K^－1，该反应在低温下________(“能”或“不能”)自发进行。

(2)已知在400 ℃时，N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)的K＝0.5。

①在400 ℃时，2NH₃(g)N₂(g)＋3H₂(g)的K′＝________(填数值)。

②400 ℃时，在0.5 L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol，则此时反应v_正(N₂)________(填“＞”“＜”“＝”或“不能确定”)v_逆(N₂)。

③若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，则合成氨反应的平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移动；使用催化剂________(填“增大”“减小”或“不改变”)反应的ΔH。

Answer

不能2＝向左不改变

【解析】

（1）该反应ΔH>0，ΔS>0，故若使ΔH－TΔS<0须在高温下实现。

（2）①根据平衡常数的表达式可知，逆反应的平衡常数是正反应的平衡常数的倒数，所以K′＝＝＝2；②400℃时，在0.5 L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol，即此时N2、H2、NH3的浓度分别为4mol/L、2mol/L、4mol/L，则Qc＝＝0.5＝K，故此时反应达到平衡状态，v正(N2)＝v逆(N2)；③恒温、恒压条件下通入Ar相当于扩大体积减小压强，平衡逆向移动；因为ΔH=产物的焓-反应物的焓，而催化剂能改变的仅有活化能，不能改变反应物和产物的焓，所以催化剂不改变反应的ΔH。