Question

11．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．根據(jù)已學(xué)知識(shí)回答下列問題：
（1）對(duì)于密閉容器中的反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H＜0，673K，30MPa下n（NH₃）和n（H₂）隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示．
下列敘述正確的是AD（填選項(xiàng)）．
A．點(diǎn)a的正反應(yīng)速率比點(diǎn)b的大
B．點(diǎn)c處反應(yīng)達(dá)到平衡
C．點(diǎn)d（t₁時(shí)刻）和點(diǎn)e（t₂時(shí)刻）處n（N₂）不一樣
D．其他條件不變，773K下反應(yīng)至t₁時(shí)刻，n（H₂）比上圖中d點(diǎn)的值大
（2）已知N₂（g）+3H₂ （g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
①合成氨工業(yè)采取的下列措施不可用平衡移動(dòng)原理解釋的是BC（填選項(xiàng)）．
A．采用較高壓強(qiáng)（20MPa～50MPa）    B．采用500℃的高溫
C．用鐵觸媒作催化劑                D．將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來
②在容積均為2L（容器體積不可變）的甲、乙兩個(gè)容器中，分別加入2molN₂、6molH₂和1molN₂、3molH₂，在相同溫度、催化劑下使其反應(yīng)．最終達(dá)到平衡后，兩容器N₂轉(zhuǎn)化率分別為α_甲、α_乙，則甲容器中平衡常數(shù)表達(dá)式為$\frac{4{{α}_{甲}}^{2}}{27（1-{α}_{甲}）^{4}}$（用含α_甲的代數(shù)式表示，化簡(jiǎn)為最簡(jiǎn)式），此時(shí)α_甲＞α_乙（填“＞”、“＜”“=”）．

Answer 1

分析 （1）A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)向正反應(yīng)進(jìn)行，濃度越大反應(yīng)速率越快；
B．c點(diǎn)反應(yīng)物和生成物物質(zhì)的量仍在變化；
C．d點(diǎn)和e點(diǎn)都處于平衡狀態(tài)，n（N₂）不變；
D．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)；
（2）①勒沙特列原理是如果改變影響平衡的一個(gè)條件（如濃度、壓強(qiáng)或溫度等），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)，勒沙特列原理適用的對(duì)象應(yīng)存在可逆過程，如與可逆過程無關(guān)，與平衡移動(dòng)無關(guān)，則不能用勒沙特列原理解釋；
②甲中N₂的起始濃度為$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L，H₂的起始濃度為$\frac{6mol}{2L}$=3mol/L，平衡時(shí)氮?dú)鉂舛茸兓�量為�?sub>甲mol/L，則：
               N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始濃度（mol/L）：1      3          0
變化濃度（mol/L）：α_甲     3α_甲       2α_甲     
平衡濃度（mol/L）：1-α_甲   3（1-α_甲）  2α_甲         
再根據(jù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)；
甲等效為乙平衡的基礎(chǔ)上壓強(qiáng)增大一倍，增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)．

解答 解：（1）A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)向正反應(yīng)進(jìn)行，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度逐漸減小，反應(yīng)速率逐漸減小，則a點(diǎn)的正反應(yīng)速率比b點(diǎn)大，故A正確；
B．c點(diǎn)反應(yīng)物和生成物物質(zhì)的量仍在變化，沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．d點(diǎn)和e點(diǎn)都處于平衡狀態(tài)，n（N₂）不變，d點(diǎn)和e點(diǎn)n（N₂）相等，故C錯(cuò)誤；
D．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，氫氣的物質(zhì)的量增大，故D正確；
故答案為：AD；
（2）①A．高于常壓，增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡會(huì)正向移動(dòng)，有利于氨氣的合成，能用勒沙特列原理解釋，故A不選；
B．500℃的高溫，不有利于氨氣的合成，但是可以提高催化劑的催化活性，不能用勒沙特列原理解釋，故B選；
C．鐵觸媒作催化劑，不會(huì)引起化學(xué)平衡的移動(dòng)，不能用勒沙特列原理解釋，故C選；
D．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，都會(huì)使得化學(xué)平衡正向移動(dòng)，有利于氨的合成，能用勒沙特列原理解釋，故D不選，
故選：BC；
②甲中N₂的起始濃度為$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L，H₂的起始濃度為$\frac{6mol}{2L}$=3mol/L，平衡時(shí)氮?dú)鉂舛茸兓�量為�?sub>甲mol/L，則：
               N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始濃度（mol/L）：1      3          0
變化濃度（mol/L）：α_甲     3α_甲       2α_甲
平衡濃度（mol/L）：1-α_甲   3（1-α_甲）  2α_甲
故平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{（2{α}_{甲}）^{2}}{（1-{α}_{甲}）×[3（1-{α}_{甲}）]^{3}}$=$\frac{4{{α}_{甲}}^{2}}{27（1-{α}_{甲}）^{4}}$，
甲等效為乙平衡的基礎(chǔ)上壓強(qiáng)增大一倍，增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，N₂轉(zhuǎn)化率增大，故α_甲＞α_乙，
故答案為：$\frac{4{{α}_{甲}}^{2}}{27（1-{α}_{甲}）^{4}}$；＞．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線、化學(xué)平衡移動(dòng)原理、化學(xué)平衡的計(jì)算，注重高考常考查點(diǎn)的考查，題目難度中等．