Question

19．（1）將一定量的N₂（g）和H₂（g）放入2L的密閉容器中，在500℃、2×10⁷Pa下發(fā)生如下反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
①在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，該反應(yīng)的反應(yīng)熱不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②5分鐘后達到平衡，測得N₂為0.2mol，H₂為0.6mol，NH₃為0.2mol．氮氣的平均反應(yīng)速率v（N₂）=0.01mol•L^-1•min^-1，H₂的轉(zhuǎn)化率為33.3%（保留小數(shù)點后一位）．
③欲提高②容器中H₂的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的是AD．
A．把氣體的體積壓縮至1L    B．向容器中再充入惰性氣體
C．改變反應(yīng)的催化劑         D．液化生成物分離出氨
（2）根據(jù)最新“人工固氮”的研究報道，在常溫、常壓、光照條件下，N₂在催化劑（摻有少量Fe₂O₃和TiO₂）表面與水發(fā)生下列反應(yīng)：
2N₂（g）+6H₂O（l）4NH₃（g）+3O₂（g）△H=a kJ/mol
進一步研究NH₃生成量與溫度關(guān)系，常壓下達到平衡時測得部分實驗數(shù)據(jù)如下：

T/K	303	313	323
NH3生成量/（10-6mol）	4.8	5.9	6.0

此合成反應(yīng)的a大于0．（填“大于”、“小于”或“等于”）

Answer 1

分析 （1）①在反應(yīng)體系中加入催化劑，加快反應(yīng)速率，反應(yīng)熱只與始態(tài)與終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無關(guān)；
②由方程式可知△n（N₂）=$\frac{1}{2}$△n（NH₃），△n（H₂）=$\frac{3}{2}$△n（NH₃），再根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計算v（N₂），轉(zhuǎn)化率=$\frac{物質(zhì)的量變化量}{起始物質(zhì)的量}$×100%；
③A．把氣體的體積壓縮至1L，壓強增大，平衡正向移動；
B．向容器中再充入惰性氣體，恒容條件下，各組分濃度不變，平衡不移動；
C．改變反應(yīng)的催化劑不影響平衡移動；
D．液化生成物分離出氨，平衡正向移動；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，隨溫度升高，NH₃生成量增大，說明升高溫度平衡正向移動，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)．

解答 解：（1）①在反應(yīng)體系中加入催化劑，降低活化能，活化分子百分數(shù)增大，反應(yīng)速率增大，反應(yīng)熱只與始態(tài)與終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無關(guān)，反應(yīng)熱不變，
故答案為：增大；不變；
②由方程式可知△n（N₂）=$\frac{1}{2}$△n（NH₃）=$\frac{1}{2}$×0.2mol=0.1mol，v（N₂）=$\frac{\frac{0.1mol}{2L}}{5min}$=0.01mol•L^-1•min^-1；
△n（H₂）=$\frac{3}{2}$△n（NH₃）=$\frac{3}{2}$×0.2mol=0.3mol，氫氣起始物質(zhì)的量=0.3mol+0.6mol=0.9mol，故氫氣轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.3mol}{0.9mol}$×100%=33.3%，
故答案為：0.01mol•L^-1•min^-1；33.3%；
③A．把氣體的體積壓縮至1L，壓強增大，平衡正向移動，H₂的轉(zhuǎn)化率增大，故A正確；
B．向容器中再充入惰性氣體，恒容條件下，各組分濃度不變，平衡不移動，H₂的轉(zhuǎn)化率不變，故B錯誤；
C．改變反應(yīng)的催化劑不影響平衡移動，H₂的轉(zhuǎn)化率不變，故C錯誤；
D．液化生成物分離出氨，平衡正向移動，H₂的轉(zhuǎn)化率增大，故D正確，
故選：AD；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，隨溫度升高，NH₃生成量增大，說明升高溫度平衡正向移動，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故a＞0，故答案為：大于．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、反應(yīng)速率計算等，難度不大，注意對基礎(chǔ)知識的理解掌握．