Question

在一容積為2L的密閉容器中，充入4mol氮氣和12mol氫氣，使其在一定條件下發生反應：N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)，2min末測得NH₃為0.8mol，則：
（1）以N₂的濃度變化表示該反應在2min內的平均反應速率為               ；  
（2）H₂在2min末的體積分數為                 （保留兩位有效數字）；
（3）2min末N₂的轉化率為                  ；
（4）已知在25℃，101kPa下，拆開1mol N₂中的化學鍵需消耗946kJ的能量，拆開1mol H₂中的H—H鍵要消耗436kJ的能量，而形成1mol N—H鍵會放出391kJ的能量。試通過以上數據計算當反應掉1molN₂和3molH₂生成2molNH₃時會           （填“放出”或“吸收”）            熱量；
（5）若將1mol N₂和3molH₂置于絕熱密閉容器中，并在上述條件下反應，發現熱量實測值（恢復到25℃，101kPa）遠小于上述計算值，你認為最可能的原因是                                                      。

Answer 1

（每空1分，共6分，無單位或單位寫錯不得分）
（1）0.1 mol/(L?min)
（2）71%
（3）10%
（4）放出 ； 92kJ
（5）反應N₂+3H₂ 2NH₃是可逆反應，1mol N₂和3molH₂不能完全轉化成2 molNH₃。

試題分析：      N₂(g)+3H₂(g)   2NH₃(g)
開始的物質的量   4mol   12mol     0mol
反應的物質的量   0.4mol  1.2mol   0.8mol
2min末物質的量  3.6mol   10.8mol  0.8mol
（1）v(N₂)=△c(N₂)÷t=△n(N₂) ÷V÷t=0.4mol÷2L÷2min=0.1mol/(L·min) 
（2）H₂在2min末的體積分數為10.8mol÷(3.6mol+10.8mol+0.8mol)×100%=71%。
（3）2min末N₂的轉化率為0.4mol÷4mol×100%=10%。
（4）△H=391kJ×2-946kJ+436kJ×3=-1472。故當反應掉1molN₂和3molH₂生成2molNH₃時會放出熱量。
（5）反應為可逆反應，反應物不能完全轉化為生成物。
點評：本題較難，考查化學平衡中等效平衡的計算，明確溫度與壓強不變時，起始反應物的量成正比則平衡等效是解答本題的關鍵。