Question

工業(yè)上合成氨的化學(xué)反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△=-92.4kJ/mol、△s=-98.3J/（mol?K），在容積為10L的密閉容器中，通入4mol N₂和12mol H₂，在一定條件下進行反應(yīng)，4s后達到平衡狀態(tài)，此時N₂的濃度為0.2mol/L．試通過計算回答下列問題：
（1）溫度為500K時，該反應(yīng)

 

（填“能”或“不能”自發(fā)進行）；反應(yīng)進行到平衡狀態(tài)時△H-T△S=

 

．
（2）用N₂表示的4s內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的平均速率是

 

．
（3）該條件下N₂的最大轉(zhuǎn)化率為

 

，此時混合氣體中NH₃的體積分數(shù)是

 

．
（4）為了提高氨氣的產(chǎn)率，可以選擇的方法是

 

（填序號多選，少選不得分）
①升高溫度②增大壓強③使用催化劑④及時分離出NH₄．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的影響因素,反應(yīng)速率的定量表示方法

專題：化學(xué)平衡專題,化學(xué)反應(yīng)速率專題

分析：（1）△G=△H-T△S＜0時，反應(yīng)能夠自發(fā)進行，據(jù)此分析；
（2）根據(jù)n=cV計算出達到平衡時氮氣的物質(zhì)的量，據(jù)v=

△c

△t

求反應(yīng)速率；
（3）分別計算出氮氣的轉(zhuǎn)化率、混合氣體中氨氣的體積分數(shù)；
（4）根據(jù)溫度、壓強對化學(xué)平衡的影響進行解答．

解答： 解：（1）△G=△H-T△S=-92.4×1000J/mol-[-98.3J/（mol?K）]×500K=-43250kJ/mol＜0，所以該反應(yīng)能夠自發(fā)進行；△H-T△S=0時反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，
故答案為：能；0；
（2）達到平衡時N₂的濃度為0.2mol/L，平衡時氮氣的物質(zhì)的量為：n（N₂）=0.2mol/L×10L=2mol，達到平衡時消耗氮氣的物質(zhì)的量為：4mol-2mol=2mol，
                            N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△n
                             1       3        2       2
   起始量（物質(zhì)的量）         4       12       0
   轉(zhuǎn)化量（物質(zhì)的量）         2       6         4       4
   平衡量（物質(zhì)的量）         2       6         4       4
v（N₂）=

2mol 10L

4s

=0.05mol/（L?s），故答案為：0.05mol/（L?s）；
（3）n（NH₃）=4mol，該條件下N₂的最大轉(zhuǎn)化率為：

2mol

4mol

×100%=50%；
此時混合氣體中NH₃的體積分數(shù)是：

4mol

2mol+6mol-4mol

×100%=25%；
故答案為：50%；25%；
（4）要提高氨的產(chǎn)率，需要使平衡向著正向移動，該反應(yīng)為放熱、氣體體積減小的可逆反應(yīng)，則低溫、高壓條件下有利于平衡向著正向移動，及時分離出氨氣，有利于提高氨氣的產(chǎn)率，
故答案為：②④．

點評：本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響因素、化學(xué)平衡的計算等知識，題目難度中等，注意掌握影響化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的因素，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．