Question

【題目】已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=92.4 kJ·mol1。請回答：

（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)（20 Mpa~50 MPa）

c．增大N2的濃度提高H2的轉(zhuǎn)化率

d．合成氨時采用循環(huán)操作

e．加熱到500℃

（2）合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡時，用H2表示的正反應(yīng)速率為v正(H2)，用NH3表示的逆反應(yīng)速率為v逆(NH3)，二者滿足的關(guān)系式為_______________。

（3）當(dāng)合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變某一外界條件（不改變N2、H2和NH3的量），反應(yīng)速率與時間的關(guān)系如圖所示。圖中tl時引起平衡移動的條件可能是____________。其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段時間是____________。

（4）溫度為T℃時，將2 mol H2和1 mol N2加入0.5 L密閉容器中，充分反應(yīng)后測得N2的轉(zhuǎn)化率為50%。則平衡時H2的濃度為____________。

（5）當(dāng)溫度升高時，反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K值_________（填“增大”“減小”或“無影響”）。

Answer 1

【答案】（1）bc （2）2v正(H2)=3v逆(NH3)

（3）增大壓強(qiáng) t2~t3 （4）1 mol·L1

（5）減小

【解析】N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=92.4 kJ/mol；反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體體積減小。

（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，使用催化劑是為了加快化學(xué)反應(yīng)速率，用勒夏特列原理無法解釋，故錯誤；b．采用較高壓強(qiáng)（20 Mpa~50 MPa），合成氨是氣體體積減小的反應(yīng)，加壓至20 Mpa~50 MPa，有利于化學(xué)平衡正向移動，有利于氨的合成，故正確；c．增大N2的濃度平衡正向移動，提高H2的轉(zhuǎn)化率，故正確；d．合成氨時采用循環(huán)操作，可提高原料的利用率，但不能用勒夏特列原理解釋；e．合成氨是放熱反應(yīng)，升溫會使平衡逆向移動，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，故錯誤；故選bc。

（2）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，氫氣的正反應(yīng)速率與氨氣的逆反應(yīng)速率之比等于其計量數(shù)之比，所以二者的關(guān)系式為2v正(H2)=3v逆(NH3)。

（3）由反應(yīng)速率與時間關(guān)系圖像可知，t1時正逆反應(yīng)速率都增大，平衡正向移動，引起平衡移動的條件可能是增大壓強(qiáng)；t3時刻正逆反應(yīng)速率均迅速增大，但是平衡逆向進(jìn)行，所以氨氣的百分含量是減小的，即表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段時間是t2~t3。

（4）由題意得，平衡時N2的濃度為=1 mol·L1。

N2(g) +3H2(g)2NH3(g)

初始濃度（mol·L1） 2 4 0

變化濃度（mol·L1） 1 3 2

平衡濃度（mol·L1） 1 1 2

則平衡時氫氣濃度為1 mol·L1。

（5）已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=92.4 kJ·mol1，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小。