Question

1．氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用，合成氨工業(yè)在國民生產(chǎn)中有重要意義．以下是關(guān)于合成氨的有關(guān)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(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，若在5分鐘時反應(yīng)達(dá)到平衡，此時測得NH₃的物質(zhì)的量為0.2mol．則前5分鐘的平均反應(yīng)速率v（N₂）=0.01mol/（L．min）．平衡時H₂的轉(zhuǎn)化率為50%．
（2）平衡后，若要提高H₂的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施有CD．
A．加了催化劑     B．增大容器體積C．降低反應(yīng)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?dú)夂蜌錃膺M(jìn)行如下反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)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(xiàng)能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是C（填序號字母）
A．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量濃度之比為1：3：2B．v（N₂）_正=3v（H₂）_逆
C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變D．混合氣體的密度保持不變
③400℃時，反應(yīng)2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的化學(xué)平衡常數(shù)為2．當(dāng)測得NH₃、N₂和H₂物質(zhì)的量分別為3mol、2mol和 1mol時，則該反應(yīng)的v（N₂）_正＞ v（N₂）_逆（填“＜”“＞”或“=”）．
（4）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論，聯(lián)系合成氨的生產(chǎn)實(shí)際，你認(rèn)為下列說法不正確的是C．
A．化學(xué)反應(yīng)速率理論可指導(dǎo)怎樣在一定時間內(nèi)快出產(chǎn)品
B．勒夏特列原理可指導(dǎo)怎樣使用有限原料多出產(chǎn)品
C．催化劑的使用是提高產(chǎn)品產(chǎn)率的有效方法
D．正確利用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)反應(yīng)限度理論都可以提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益．

Answer 1

分析 （1）若在5分鐘時反應(yīng)達(dá)到平衡，此時測得NH₃的物質(zhì)的量為0.2mol，由方程式可知，消耗氮?dú)鉃?.2mol×$\frac{1}{2}$=0.1mol，消耗氫氣為0.2mol×$\frac{3}{2}$=0.3mol，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（N₂），H₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{物質(zhì)的量變化量}{起始物質(zhì)的量}$×100%；
（2）A．加了催化劑，不影響平衡移動；
B．增大容器體積，壓強(qiáng)減小，平衡向氣體體積增大方向移動；
C．降低反應(yīng)體系的溫度，平衡向放熱反應(yīng)方向移動；
D．加入一定量N₂，平衡正向移動；
（3）①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減��；
②可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時，同種物質(zhì)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(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達(dá)平衡；
③400℃時，反應(yīng)2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的化學(xué)平衡常數(shù)與N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常數(shù)互為倒數(shù)；
計(jì)算此時濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行；
（4）A．化學(xué)反應(yīng)速率表示反應(yīng)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(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益需要考慮產(chǎn)量及原料利用率．

解答 解：（1）若在5分鐘時反應(yīng)達(dá)到平衡，此時測得NH₃的物質(zhì)的量為0.2mol，由方程式可知，消耗氮?dú)鉃?.2mol×$\frac{1}{2}$=0.1mol，消耗氫氣為0.2mol×$\frac{3}{2}$=0.3mol，則v（N₂）=$\frac{\frac{0.1mol}{2L}}{5min}$=0.01mol/（L．min），H₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.3mol}{0.6mol}$×100%=50%，
故答案為：0.01mol/（L．min）；50%；
（2）A．加了催化劑加快反應(yīng)速率，不影響平衡移動，氫氣轉(zhuǎn)化率不變，故A錯誤；
B．增大容器體積，壓強(qiáng)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，氫氣轉(zhuǎn)化率減小，故B錯誤；
C．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低反應(yīng)體系的溫度，平衡正向移動，氫氣轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
D．加入一定量N₂，平衡正向移動，氫氣轉(zhuǎn)化率增大，故D正確，
故選：CD；
（3）①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，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(zhuǎn)化率有關(guān)，平衡時濃度之比不一定等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故A錯誤；
B．應(yīng)是v（H₂）_正=3v（N₂）_逆時反應(yīng)到達(dá)平衡，故B錯誤；
C．隨反應(yīng)進(jìn)行氣體物質(zhì)的量減小，恒溫恒容下壓強(qiáng)減小，容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故C正確；
D．混合氣體的總質(zhì)量不變，容器容積不變，混合氣體的密度為定值，故D錯誤，
故選：C；
③400℃時，反應(yīng)2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的化學(xué)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(yīng)2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{1}{0.5}$=2；
此時濃度商Qc=$\frac{\frac{2}{2}×（\frac{1}{2}）^{3}}{（\frac{3}{2}）^{2}}$=$\frac{1}{18}$＜K=2，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，則該反應(yīng)的v（N₂）_正＞v（N₂）_逆，
故答案為：2；＞；
（4）A．化學(xué)反應(yīng)速率表示反應(yīng)快慢，可指導(dǎo)怎樣在一定時間內(nèi)快出產(chǎn)品，故A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(dǎo)怎樣使用有限原料多出產(chǎn)品，故B正確；
C．使用催化劑加快反應(yīng)速率，一定時間內(nèi)快出產(chǎn)品，但不影響平衡移動，不能提高產(chǎn)品產(chǎn)率，故C錯誤；
D．化工生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益需要考慮產(chǎn)量及原料利用率，改變條件，增大化學(xué)反應(yīng)速率，使平衡正向移動，可以提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，故D正確；
故選C．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、平衡狀態(tài)判斷、平衡常數(shù)計(jì)算及應(yīng)用、化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算與影響因素等，掌握化學(xué)平衡常數(shù)的用途：1、判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度，2、判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)，3、判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，4、計(jì)算轉(zhuǎn)化率等．