N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ 與勒夏特列原理
提示:升溫使平衡左移(放熱反應),增加 N₂ 使平衡右移;觀察粒子相互轉化與正逆速率變化
某溫度下合成氨反應 K=0.50。若 c(N₂)=1 mol/L、c(H₂)=2 mol/L、c(NH₃)=1 mol/L,平衡向哪個方向移動?
解析:計算濃度商 Q = c²(NH₃)/[c(N₂)·c³(H₂)] = 1²/(1×2³) = 1/8 = 0.125。因為 Q=0.125 < K=0.50,反應向正方向(生成 NH₃)移動。
答:Q<K,平衡正向(向右)移動。
升高溫度為何使合成氨平衡左移?工業上為何仍採用 400–500℃?
解析:合成氨 N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ 的 ΔH<0(放熱反應)。升高溫度平衡向吸熱方向即逆反應方向移動,故左移。但升溫同時加快反應速率,400–500℃ 是反應速率與平衡轉化率的折中,並匹配催化劑活性溫度。
答:正反應放熱,升溫使平衡移向吸熱的逆反應方向(左移);工業高溫是為兼顧速率與催化劑活性。