Question

合成氨生產技術的創立開辟了人工固氮的途徑，對化學工業技術也產生了重大影響。合成氨反應的化學方程式為N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)　ΔH＝－92.2 kJ·mol^－1。合成氨工業中原料氣N₂可從空氣中分離得到，H₂可用甲烷或焦炭與水蒸氣反應制得。
(1)在一容積固定的密閉容器中注入N₂和H₂兩種氣體，發生上述反應，在某溫度下達到平衡時，各物質的濃度分別是：c(H₂)＝9.00 mol·L^－1，c(N₂)＝3.00 mol·L^－1，c(NH₃)＝4.00 mol·L^－1，此溫度下該反應的平衡常數K＝________。
(2)在三個相同容器中各充入1 mol N₂和3 mol H₂，在不同條件下反應并達到平衡，氨的體積分數隨時間變化的曲線如圖所示。下列說法中正確的是________(填字母)。

A．圖Ⅰ可能是不同壓強對反應的影響，且p2>p1

B．圖Ⅱ可能是不同壓強對反應的影響，且p1>p2

C．圖Ⅲ可能是不同溫度對反應的影響，且T1>T2

D．圖Ⅱ可能是同溫同壓下不同催化劑對反應的影響，且催化劑性能1>2

(3)將水蒸氣通過紅熱的炭即可產生水煤氣，化學方程式為：C(s)＋H₂O(g)=H₂(g)＋CO(g)
ΔH＝＋131.3 kJ·mol^－1，ΔS＝＋133.7J·K^－1 ·mol^－1
該反應在常溫下能否自發進行？________(填“能”或“不能”)。

Answer 1

(1)7.32×10^－3　(2)D　(3)不能

(1)K＝＝7.32×10^－3
(2)壓強越大，φ(NH₃)應該大，A錯誤。
改變壓強，φ(NH₃)改變，B錯誤。
溫度越高，φ(NH₃)越小，C錯誤。
催化劑增大速率，縮短達到平衡的時間，平衡不移動，D正確。
(3)ΔH－TΔS＝131.3 kJ·mol^－1－298 K×0.1337 kJ·K^－1· mol^－1＝91.45 kJ·mol^－1>0，所以不能自發進行。