Question

氨在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛．在壓強(qiáng)為30MPa時，合成氨平衡混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)如下：

溫度/℃	200	300	400	500	600
氨含量/%	89.9	71.0	47.0	26.4	13.8

請回答：
（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，結(jié)合化學(xué)平衡移動原理，說明合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)的原因是

 

．
（2）根據(jù)圖，合成氨的熱化學(xué)方程式是

 

．
（3）在一定溫度下，將2mol N₂和6mol H₂通入到體積為1L的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)N₂+3H₂?2NH₃，2min達(dá)到平衡狀態(tài)時，H₂轉(zhuǎn)化率是50%，則用H₂表示該反應(yīng)的平均速率v（H₂）=

 

；該溫度下的平衡常數(shù)K=

 

（用分?jǐn)?shù)表示）；俗使K增大，可以采取的措施是

 

．
（4）從化學(xué)平衡移動的角度分析，提高H₂轉(zhuǎn)化率可以采取的措施是

 

（選填序號字母）
a．及時分離出NH₃ b．升高溫度    c．增大壓強(qiáng)  d．使用催化劑．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知溫度升高，合成氨平衡混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)減少，說明平衡逆向移動，而溫度升高，平衡向吸熱的方向移動；
（2）根據(jù)圖寫出熱化學(xué)方程式．注意反應(yīng)熱與物質(zhì)的量的關(guān)系；
（3）利用三段式解題法，求出平衡時各組分的物質(zhì)的量、各組分物質(zhì)的量的變化量
根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（H₂）；
根據(jù)平衡常數(shù)的概念來計(jì)算；
根據(jù)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，俗使K增大，則平衡正向移動，然后根據(jù)溫度與平衡之間的關(guān)系來解答；
（4）反應(yīng)為N₂+3H₂?2NH₃ △H＜0，提高H₂轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動，結(jié)合方程式的特點(diǎn)和影響化學(xué)平衡的條件解答．

解答：解：（1）由表格數(shù)據(jù)可知溫度升高，合成氨平衡混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)減少，說明平衡逆向移動，而溫度升高，平衡向吸熱的方向移動，則合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
故答案為：溫度升高，合成氨平衡混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)減少，說明平衡逆向移動，而溫度升高，平衡向吸熱的方向移動，則合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
（2）由圖可知，

1

2

molN₂（g）與

3

2

molH₂（g）完全反應(yīng)生成1molNH₃（g）的反應(yīng)熱為-46.1kJ/mol，
所以合成氨的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）

高溫高壓

催化劑

2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol，
（3）2min達(dá)到平衡狀態(tài)時，H₂轉(zhuǎn)化率是50%，則消耗的H₂的物質(zhì)的量為3mol，
               N₂ +3H₂ ?2NH₃，
開始（mol/L）：2      6      0
變化（mol/L）：1      3      2
平衡（mol/L）：1     3      2
H₂的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

△C

△t

=

3mol∕L

2min

=1.5mol∕（L?min）；
答：H₂的平均反應(yīng)速率為3mol∕L．s．
化學(xué)平衡常數(shù)K=

C2(NH3)

C( N2 )C3(H2)

=

22

1×33

=

4

27

；
俗使K增大，則平衡正向移動，而該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以降低溫度，平衡向放熱的方向移動，即正向移動，
故答案為：1.5mol∕（L?min）；

4

27

；降低溫度；
（4）a．及時分離出NH₃，平衡正向移動，H₂轉(zhuǎn)化率提高，故a正確；
b．升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，即逆反應(yīng)方向移動，H₂轉(zhuǎn)化率降低，故b錯誤； 
c．增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減少的方向移動，即正向移動，H₂轉(zhuǎn)化率提高，故c正確； 
d．使用催化劑，平衡不移動，H₂轉(zhuǎn)化率不變，故d錯誤；
故選：ac

點(diǎn)評：本題主要考查了外界條件對平衡的影響、反應(yīng)速率、平衡常數(shù)的計(jì)算，難度不大，根據(jù)所學(xué)知識即可完成．