合成氨反应在工业生产中的大量运用，满足了人口的急剧增长对粮食的需求，也为有机合成提供了足够的原料-氨，合成氨反应是一个可逆反应．N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g），在298K时，△H=-92.2

Question

合成氨反应在工业生产中的大量运用，满足了人口的急剧增长对粮食的需求，也为有机合成提供了足够的原料-氨，合成氨反应是一个可逆反应．N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g），在298K时，△H=-92.2kJ•mol^-1，K=4.1×10⁶（mol•L^-1）^-2（1）从平衡常数来看，反应的限度已经很大了，为什么还需要使用催化剂？___
（2）试分析实际工业生产中采取700K左右的温度的原因___
（3）298K，1.01×10⁵Pa，在10L密闭容器中充人10mol氮气、30mol氢气和20mol氨气，开始的瞬间，反应向___（填“正”或“逆”）方向进行，反应进行5min后体系能量的变化为___（填“吸收”或“放出”）184.4kJ，容器内压强变为原来的___倍．
（4）从开始至5min时，用N₂浓度变化表示该反应的平均速率为___．

Answer 1

（1）反应的平衡常数K=4.1×10⁶（mol•L^-1）^-2 ，从平衡常数来看，反应的限度已经很大了，但反应速率很小，加入催化剂会加快反应速率，
故答案为：加快反应速率；
（2）催化剂具有选择性，在不同的环境中催化剂的活性不同，在700K左右时活性最强，催化效果最好，这时可以获得较快的反应速率，且转化率也能获得较较适当的提高；
故答案为：700K时催化剂的活性最大，反应速率较快，且能获得较适当的转化率；
（3）298K，1.01×10⁵Pa，在10L密闭容器中充人10mol氮气、30mol氢气和20mol氨气，气体浓度为1mol/L，3mol/L，2mol/L，开始的瞬间Qc=(22)/(1×33)=0.44<K，反应正向进行，N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g），在298K时，△H=-92.2kJ•mol^-1，反应放热184.4kJ，生成氨气物质的量为4mol，则
              N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g），
起始量（mol）  10      30        20
变化量（mol）  2        6          4
5min量（mol）  8       24        24
容器内压强变为原来的=(8+24+24)/(10+30+20)=(14)/(15)，
故答案为：正，放出，(14)/(15)；
（4）从开始至5min时，用N₂浓度变化表示该反应的平均速率=((2mol)/(10L))/(5min)=0.04mol/L•min，
故答案为：0.04mol/L•min