Question

(17分)合成氨工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義。其原理為：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H= -92.4 kJ/mol，據(jù)此回答以下問題：

（1）合成氨工業(yè)采取的下列措施中，不能用勒沙特列原理解釋的是 （填序號(hào)）。

①反應(yīng)壓強(qiáng)為20Mpa~50Mpa

②500℃的高溫

③鐵觸媒作催化劑

④將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來，未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)到合成塔中。

（2）一定條件下NH3的平衡體積分?jǐn)?shù)隨n(N2)變化如圖所示(T-溫度)。則T2 T1(填>、=、<)，

判斷的依據(jù)是： 。（3分）

（3）合成氨氣所需的氫氣可以由水煤氣分離得到。

涉及反應(yīng)信息如下：

反應(yīng)一：C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g) 平衡常數(shù)K1

反應(yīng)二：CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) 平衡常數(shù)K2

① K1的表達(dá)式：K1＝ 。（3分）

②將一定量的H2O(g)和CO(g)分別通入到體積為1L的密閉容器中，在不同條件下進(jìn)行反應(yīng)，得到以下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組別	溫度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
H2O	CO	H2	CO
1	650	1	2	0.8	1.2	5
2	900	0.5	1	0.2	0.8	3
3	T	a	b	c	d	t

（Ⅰ）實(shí)驗(yàn)1中，用CO2表示反應(yīng)開始到平衡的平均反應(yīng)速率為 。

（Ⅱ）在實(shí)驗(yàn)3，當(dāng)a＝0.5、b＝1時(shí)，要使c、d數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)2相同，且t＜3，可以采取的措施為 (填序號(hào))（3分）

A．其它條件不變溫度T<900℃ B．其它條件不變溫度T>900℃

C．充入一定量氖氣 D．使用高效催化劑

（Ⅲ）對(duì)于反應(yīng)二，當(dāng)升高溫度時(shí)K2 （填“增大”、“減小”或“不變”）。

 

Answer 1

（1）②③(2分)

（2）T2<T1(2分)合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NH3的體積分?jǐn)?shù)下降，所以T2<T1(3分)

（3）①；(3分) ②（Ⅰ）0.16mol·L-1·min-1;(2分)

（Ⅱ）D;(3分) （Ⅲ）減小(2分)

【解析】

試題分析：（1）①反應(yīng)壓強(qiáng)為20Mpa～50Mpa，增大壓強(qiáng)，平衡向著正向移動(dòng)，所以能夠用勒夏特列原理解釋，故①錯(cuò)誤；②500℃的高溫，升高溫度平衡向著吸熱方向移動(dòng)，該反應(yīng)放熱，升高溫度，向著逆向移動(dòng)，不能夠用勒夏特列原理解釋，故②正確；③鐵觸媒作催化劑，可以加快反應(yīng)速率，化學(xué)平衡不一定，所以③不能用勒夏特列原理解釋，故③正確；④將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來，未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)到合成塔中，減少生成物，平衡向著正向移動(dòng)，④能夠用勒夏特列原理解釋，故④錯(cuò)誤；故選②③；（2）由于合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NH3的體積分?jǐn)?shù)下降，所以T1＞T2，

故答案為：T2＜T1；合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NH3的體積分?jǐn)?shù)下降，所以T1＞T2；（3）C（s）+H2O（g）H2（g）+CO（g）反應(yīng)中，C是固體，所以該反應(yīng)的平衡常數(shù)K1=，故答案為：；②（Ⅰ）v（CO2）==0.16mol/（L?min），故答案為：0.16mol?L-1?min-1；

（Ⅱ）實(shí)驗(yàn)3要達(dá)到與實(shí)驗(yàn)2等效的平衡狀態(tài)，但到達(dá)平衡的時(shí)間短，故采取的措施要使得反應(yīng)速率快，但平衡不移動(dòng)，所以D正確，故選D；（Ⅲ）由實(shí)驗(yàn)1、2，利用等效平衡判斷該反應(yīng)為放熱，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動(dòng)即逆向移動(dòng)，所以平衡常數(shù)減小，故答案為：減小．

考點(diǎn)：勒沙特列原理，平衡移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)，等效平衡，化學(xué)平衡圖像的分析。