Question

【題目】氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農業(yè)生產、生活中有著重要作用，合成氨工業(yè)在國民生產中有重要意義。以下是關于合成氨的有關問題，請回答：

（1）若在一容積為2L的密閉容器中加入0.2mol的N2和0.6mol的H2，在一定條件下發(fā)生反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，若在5分鐘時反應達到平衡，此時測得NH3的物質的量為0.2mol。則前5分鐘的平均反應速率v(N2)＝__。平衡時H2的轉化率為___。

（2）平衡后，若要提高H2的轉化率，可以采取的措施有___。

A．加了催化劑 B．增大容器體積

C．降低反應體系的溫度 D．加入一定量N2

（3）若在0.5L的密閉容器中，一定量的氮氣和氫氣進行如下反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，其化學平衡常數(shù)K與溫度T的關系如表所示：

T/℃	200	300	400
K	K1	K2	0.5

請完成下列問題：

①試比較K1、K2的大小，K1___K2(填“<”、“>”或“＝”)；

②下列各項能作為判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是___(填序號字母)

A．容器內N2、H2、NH3的物質的量濃度之比為1∶3∶2

B．v(N2)正＝3v(H2)逆

C．容器內壓強保持不變

D．混合氣體的密度保持不變

③400℃時，反應2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化學平衡常數(shù)為___。當測得NH3、N2和H2物質的量分別為3 mol、2 mol和 1 mol時，則該反應的v(N2)正___v(N2)逆(填“<”、“>”或“＝”)。

（4）根據(jù)化學反應速率和化學平衡理論，聯(lián)系合成氨的生產實際，你認為下列說法不正確的是___。

A．化學反應速率理論可指導怎樣在一定時間內快出產品

B．勒夏特列原理可指導怎樣使用有限原料多出產品

C．催化劑的使用是提高產品產率的有效方法

D．正確利用化學反應速率和化學反應限度理論都可以提高化工生產的綜合經濟效益

Answer 1

【答案】0.01mol·L－1·min－1 50% C、D ＞ C 2 ＞ C

【解析】

（1）若在5分鐘時反應達到平衡，此時測得NH3的物質的量為0.2mol，由方程式可知，消耗氮氣為0.2mol×=0.1mol，消耗氫氣為0.2mol×=0.3mol，根據(jù)=計算(N2)，H2的轉化率=×100%；
（2）A．催化劑不影響平衡移動；
B．增大容器體積相當于壓強減��；
C．依據(jù)溫度對平衡的影響效果作答；
D．根據(jù)反應物的濃度對平衡對反應的影響效果作答；
（3）①正反應為放熱反應；
②可逆反應到達平衡時，同種物質的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達平衡；
③400℃時，反應2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化學平衡常數(shù)與N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)；計算此時濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc<K，反應向正反應進行，若Qc>K，反應向逆反應進行；
（4）A．化學反應速率表示反應快慢；
B．根據(jù)勒夏特列原理，改變條件使平衡正向移動；
C．使用催化劑不影響平衡移動；
D．化工生產經濟效益需要考慮產量及原料利用率。

（1）若在5分鐘時反應達到平衡，此時測得NH3的物質的量為0.2 mol，由方程式可知，消耗氮氣為0.2mol×=0.1mol，消耗氫氣為0.2mol×=0.3mol，則(N2)= =0.01mol/(Lmin)，H2的轉化率=×100%=50%，

故答案為：0.01mol/(Lmin)；50%；

（2）A.加了催化劑加快反應速率，不影響平衡移動，氫氣轉化率不變，A項錯誤；

B. 增大容器體積，壓強減小，平衡向逆反應方向移動，氫氣轉化率減小，B項錯誤；

C. 正反應為放熱反應，降低反應體系的溫度，平衡正向移動，氫氣轉化率增大，C項正確；

D. 加入一定量N2，平衡正向移動，氫氣轉化率增大，D項正確，

答案選：C、D；

（3）①正反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，故K1>K2，

故答案為：>；

②A. 平衡時各組分濃度之比與起始濃度及轉化率有關，平衡時濃度之比不一定等于化學計量數(shù)之比，A項錯誤；

B. 應是v(H2)正=3v(N2)逆時反應到達平衡，B項錯誤；

C. 隨反應進行氣體物質的量減小，恒溫恒容下壓強減小，容器內壓強保持不變說明反應到達平衡，C項正確；

D. 混合氣體的總質量不變，容器容積不變，混合氣體的密度為定值，D項錯誤，

答案選C；

③400℃時，反應2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化學平衡常數(shù)與N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，則400℃時，反應2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化學平衡常數(shù)K==2；

此時濃度商Qc=()2=<K=2，反應向正反應進行，則該反應的v(N2)正>v(N2)逆，

故答案為：2；>；

（4）A.化學反應速率表示反應快慢，可指導怎樣在一定時間內快出產品，A項正確；

B. 根據(jù)勒夏特列原理，改變條件使平衡正向移動，可指導怎樣使用有限原料多出產品，B項正確；

C. 使用催化劑加快反應速率，一定時間內快出產品，但不影響平衡移動，不能提高產品產率，C項錯誤；

D. 化工生產經濟效益需要考慮產量及原料利用率，改變條件，增大化學反應速率，使平衡正向移動，可以提高化工生產的綜合經濟效益，D項正確；

答案選C。