解:(1)①根據題意列式計算,從表中分析可知,20min時反應已達平衡,C(NH3)=0.20mol/L根據反應N2+3H2催化劑.△2NH3初始濃度(mol/L):0.51.30變化濃度(mol/L):0.10.30.2平衡濃度(mol/L):0.41.00.25min內,氨氣生成濃度為0.08mol/L,則氮氣的消耗濃度為0.04mol/L;消耗N2的平均反應速率=0.04mol/L5min=0.008mol/L•minK=[NH3]2[N2]•[H2]3=0.220.4×1.03=0.1(L/mol)2反應達到平衡後,若往平衡體系中加入H2、N2和NH3各2mol,此時氮氣、氫氣、氨氣的濃度分別為:0.4+1=1.4mol/L、1.0+1=2mol/L、0.2+1=1.2mol/L;計算濃度商Q=C2(NH3)C(N2)×C3(H2)=1.221.4×23=0.13(L/mol)2Q>K,平衡向逆向進行,v(N2)正<v(N2)逆故答案為:0.008mol.L-1.min-1;0.1;<②A、是速率之比,反應過程中按照比例進行反應,故A不能判斷該反應達到化學平衡狀態;B、按照速率之比等於係數之比,表述的是正反應速率,當某種物質的正反應速率和逆反應速率相等是表明反應達到平衡,所以當3v(N2)正=v(H2)逆時反應達到平衡,故B不能判斷該反應達到化學平衡狀態;C、反應是體積變化的反應,當容器內壓強保持不變,說明反應達到平衡,故C能判斷該反應達到化學平衡狀態;D、反應體系內質量守恆,體積一定,故混合氣體的密度不變,所以混合氣體的密度保持不變,不能說明反應達到平衡,故D不能判斷該反應達到化學平衡狀態;E、此反應是反應前後氣體體積改變的反應,容器內氣體質量不變,氣體總物質的量不變,容器內混合氣體的平均分子量不變,能說明反應達到平衡,故E能判斷該反應達到化學平衡狀態;故答案為:CE;③若改變某一條件,達新平衡時n(H2)=1.60mol,說明氫氣增大,可能是改變條件平衡逆向進行,增加氫氣的量;A、平衡不一定正向進行,增大氫氣的量可以符合,故A錯誤;B、可能是向容器中加入了一定量的H2氣體,使氫氣量增大,故B正確;C、該反應是放熱反應,降低了容器的溫度,平衡向正反應方向進行,氫氣的量減少,故C錯誤;D、縮小容器的體積,相當於增大壓強,平衡向氣體體積減小的方向進行,該反應正向是氣體體積減少的反應,所以縮小體積,平衡正向進行,氫氣的量減少,但體積減小帶來的濃度增大比平衡移動帶來氫氣的減少程度大,最終可以是氫氣量增大,故D正確;故答案為:CE;BD;(2)依據平衡計算的方法列式討論N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)起始量(mol/L)0.20.30.2變化量(mol/L)平衡量(mol/L)abc反應正向進行則0.100.4反應逆向進行則0.30.60所以平衡時濃度的取值範圍:0.1<a<0.30<b<0.60<c<0.4①只有B符合;②a的取值範圍是0.1<a<0.3;③利用極值轉化進行計算N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)起始量(mol/L)0.20.30.2平衡量(mol/L)abc極值轉化a+0.5cb+1.5c0a+0.5c=0.2b+1.5c=0.3;整理得(Ⅰ)a與b的關係為3a=b+0.3(Ⅱ)a、b、c的關係溫度變化.平衡常數不變,K=0.1,根據平衡常數計算式代入得到:c2/(a×b3)=0.1故答案為:①B;②0.1<a<0.3;③(I)3a=b+0.3;(Ⅱ)c2/(a×b3)=0.1;(3)2N2(g)+6H2O(l)⇌4NH3(g)+3O2(g),此反應是氣體體積增大的反應,所以是熵增大的反應,故反應的△S>0;①N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol;氫氣的燃燒熱285.8kJ/mol,反應的熱化學方程式為②H2(g)+12O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol以上兩熱化學方程式消去氫氣合併,①×2+②×6得到熱化學方程式為:2N2(g)+6H2O(l)⇌4NH3(g)+3O2(g)△H=+1530kJ/mol故答案為:>;+1530kJ/mol.
解:(1)①根據題意列式計算,從表中分析可知,20min時反應已達平衡,C(NH3)=0.20mol/L根據反應N2+3H2催化劑.△2NH3初始濃度(mol/L):0.51.30變化濃度(mol/L):0.10.30.2平衡濃度(mol/L):0.41.00.25min內,氨氣生成濃度為0.08mol/L,則氮氣的消耗濃度為0.04mol/L;消耗N2的平均反應速率=0.04mol/L5min=0.008mol/L•minK=[NH3]2[N2]•[H2]3=0.220.4×1.03=0.1(L/mol)2反應達到平衡後,若往平衡體系中加入H2、N2和NH3各2mol,此時氮氣、氫氣、氨氣的濃度分別為:0.4+1=1.4mol/L、1.0+1=2mol/L、0.2+1=1.2mol/L;計算濃度商Q=C2(NH3)C(N2)×C3(H2)=1.221.4×23=0.13(L/mol)2Q>K,平衡向逆向進行,v(N2)正<v(N2)逆故答案為:0.008mol.L-1.min-1;0.1;<②A、是速率之比,反應過程中按照比例進行反應,故A不能判斷該反應達到化學平衡狀態;B、按照速率之比等於係數之比,表述的是正反應速率,當某種物質的正反應速率和逆反應速率相等是表明反應達到平衡,所以當3v(N2)正=v(H2)逆時反應達到平衡,故B不能判斷該反應達到化學平衡狀態;C、反應是體積變化的反應,當容器內壓強保持不變,說明反應達到平衡,故C能判斷該反應達到化學平衡狀態;D、反應體系內質量守恆,體積一定,故混合氣體的密度不變,所以混合氣體的密度保持不變,不能說明反應達到平衡,故D不能判斷該反應達到化學平衡狀態;E、此反應是反應前後氣體體積改變的反應,容器內氣體質量不變,氣體總物質的量不變,容器內混合氣體的平均分子量不變,能說明反應達到平衡,故E能判斷該反應達到化學平衡狀態;故答案為:CE;③若改變某一條件,達新平衡時n(H2)=1.60mol,說明氫氣增大,可能是改變條件平衡逆向進行,增加氫氣的量;A、平衡不一定正向進行,增大氫氣的量可以符合,故A錯誤;B、可能是向容器中加入了一定量的H2氣體,使氫氣量增大,故B正確;C、該反應是放熱反應,降低了容器的溫度,平衡向正反應方向進行,氫氣的量減少,故C錯誤;D、縮小容器的體積,相當於增大壓強,平衡向氣體體積減小的方向進行,該反應正向是氣體體積減少的反應,所以縮小體積,平衡正向進行,氫氣的量減少,但體積減小帶來的濃度增大比平衡移動帶來氫氣的減少程度大,最終可以是氫氣量增大,故D正確;故答案為:CE;BD;(2)依據平衡計算的方法列式討論N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)起始量(mol/L)0.20.30.2變化量(mol/L)平衡量(mol/L)abc反應正向進行則0.100.4反應逆向進行則0.30.60所以平衡時濃度的取值範圍:0.1<a<0.30<b<0.60<c<0.4①只有B符合;②a的取值範圍是0.1<a<0.3;③利用極值轉化進行計算N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)起始量(mol/L)0.20.30.2平衡量(mol/L)abc極值轉化a+0.5cb+1.5c0a+0.5c=0.2b+1.5c=0.3;整理得(Ⅰ)a與b的關係為3a=b+0.3(Ⅱ)a、b、c的關係溫度變化.平衡常數不變,K=0.1,根據平衡常數計算式代入得到:c2/(a×b3)=0.1故答案為:①B;②0.1<a<0.3;③(I)3a=b+0.3;(Ⅱ)c2/(a×b3)=0.1;(3)2N2(g)+6H2O(l)⇌4NH3(g)+3O2(g),此反應是氣體體積增大的反應,所以是熵增大的反應,故反應的△S>0;①N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol;氫氣的燃燒熱285.8kJ/mol,反應的熱化學方程式為②H2(g)+12O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol以上兩熱化學方程式消去氫氣合併,①×2+②×6得到熱化學方程式為:2N2(g)+6H2O(l)⇌4NH3(g)+3O2(g)△H=+1530kJ/mol故答案為:>;+1530kJ/mol.