Question

【題目】合成氨工業(yè)對(duì)工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防都有重要意義．
已知：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）；△H=﹣92.4kJmol﹣1 ， 請(qǐng)回答：
（1）合成氨工業(yè)中采取的下列措施可以用勒夏特列原理解釋的是（填字母）．
a．用鐵作催化劑加快化學(xué)反應(yīng)速率
b．采用較高壓強(qiáng)（20Mpa﹣50MPa）
c．增大N2的濃度提高H2的轉(zhuǎn)化率
d．將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出
e．加熱到500℃
（2）請(qǐng)?jiān)诖痤}卡的坐標(biāo)圖中畫出上述反應(yīng)在有催化劑與無(wú)催化劑兩種情況下反應(yīng)過(guò)程中體系能量變化示意圖（有催化劑的用虛線，并標(biāo)出△H）．

（3）500℃時(shí)，設(shè)在容積為2.0L的密閉容器中充入0.2molN2（g）和0.8molH2（g），達(dá)平衡時(shí)的壓強(qiáng)為起始的 ．計(jì)算：
①N2的轉(zhuǎn)化率；
②該溫度下反應(yīng)：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）的平衡常數(shù)K1=；
③若向該容積起始充入的N2、H2、NH3的量分別為0.1mol、0.6mol、0.2mol，則反應(yīng)將向方向進(jìn)行．．

Answer 1

【答案】
（1）bcd
（2）解：
（3）50%；12.8；正
【解析】解：（1）a．用鐵作催化劑加快化學(xué)反應(yīng)速率，催化劑不能使平衡移動(dòng)，使用催化劑是為了加快化學(xué)反應(yīng)速率，用勒夏特列原理無(wú)法解釋，故錯(cuò)誤；
b．采用較高壓強(qiáng)（20Mpa﹣50MPa），合成氨是氣體體積減小的反應(yīng)，加壓至20～50MPa，有利于化學(xué)平衡正向移動(dòng)，有利于氨的合成，故正確；
c．增大N2的濃度平衡正向移動(dòng)，提高H2的轉(zhuǎn)化率，故正確；
d．將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來(lái)，將氨及時(shí)液化分離，利于化學(xué)平衡正向移動(dòng)，有利于氨的合成，故正確；
e．加熱到500℃合成氨是放熱反應(yīng)，升溫會(huì)使平衡逆向移動(dòng)，降低轉(zhuǎn)化率，升溫的目的是為了保證催化劑的催化活性，加快化學(xué)反應(yīng)速率，不能用勒夏特列原理解釋，故錯(cuò)誤；
故選bcd；（2）催化劑能降低反應(yīng)所需活化能，能同等程度的增大正逆反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)間，但不引起平衡移動(dòng)，反應(yīng)物和生成物總能量不變，所以其圖象為 ，故答案為： ；（3）①設(shè)氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率是x．

	N2 +	3H2	2NH3
反應(yīng)前	0.2	0.8	0
反應(yīng)	0.2x	0.6x	0.4x
平衡	0.2（1﹣x）	0.8﹣0.6x	0.4x

由題意可知：
x=50%，
故答案為：50%；
②所以N2的0.2（1﹣x）=0.1，H2 的0.8﹣0.6x=0.1；NH3的0.4x=0.2；所以
K1= =12.8；答：平衡常數(shù)K1為12.8；
③若向該容積起始充入的N2、H2、NH3的量分別為0.1mol、0.6mol、0.2mol，Qc= ＞K1 ， 所以平衡正向移動(dòng)，故答案為：正．
（1）勒夏特列原理為：如果改變影響平衡的條件之一，平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)，使用勒夏特列原理時(shí)，該反應(yīng)必須是可逆反應(yīng)，否則勒夏特列原理不適用；（2）催化劑能降低反應(yīng)所需活化能，能同等程度的增大正逆反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)間，但不引起平衡移動(dòng)；（3）先設(shè)氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率，再根據(jù)參加反應(yīng)的氮?dú)獾牧坑?jì)算平衡時(shí)生成氨氣的物質(zhì)的量、剩余氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量和剩余氫氣的物質(zhì)的量，再結(jié)合氨氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算氨氣的轉(zhuǎn)化率．