Question

13．工業(yè)上合成氨的化學(xué)反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-46.2KJ•mol^-1、△S=-198.3J•mol^-1•K^-1，且△G=△H-T△S．在容積為10L的密閉容器中，通入40mol N₂和120mol H₂在一定條件下進(jìn)行反應(yīng)，4S后達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)N₂的濃度為2mol/L．通過計(jì)算回答下列問題：
（1）在溫度為500K時(shí)，該反應(yīng)能（填“能”或“不能”）自發(fā)進(jìn)行．反應(yīng)進(jìn)行到平衡狀態(tài)時(shí)△G=0．
（2）用N₂ 表示的4S內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的平均速率是0.05mol/（L•s）．
（3）在該條件下N₂ 的最大轉(zhuǎn)化率是50%；此時(shí)混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)是25%．
（4）為了提高氨氣的產(chǎn)率，可以選擇的方法是②④ （填序號(hào)，錯(cuò)選扣分）．
①升高溫度   ②增大壓強(qiáng)   ③使用催化劑   ④及時(shí)分離出NH₃．

Answer 1

分析 （1）△G=△H-T△S＜0時(shí)，反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，據(jù)此分析；
（2）根據(jù)n=cV計(jì)算出達(dá)到平衡時(shí)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量，據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$求反應(yīng)速率；
（3）分別計(jì)算出氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率、混合氣體中氨氣的體積分?jǐn)?shù)；
（4）根據(jù)溫度、壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響進(jìn)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(jìn)行；△H-T△S=0時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，
故答案為：能；0；
（2）達(dá)到平衡時(shí)N₂的濃度為0.2mol/L，平衡時(shí)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為：n（N₂）=0.2mol/L×10L=2mol，達(dá)到平衡時(shí)消耗氮?dú)獾奈镔|(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）=$\frac{\frac{2mol}{10L}}{4s}$=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：$\frac{2mol}{4mol}$×100%=50%；
此時(shí)混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)是：$\frac{4mol}{2mol+6mol-4mol}$×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(dòng)，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(dòng)，及時(shí)分離出氨氣，有利于提高氨氣的產(chǎn)率，
故答案為：②④．

點(diǎn)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(jì)算等知識(shí)，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(shí)的能力．