Question

5．合成氨工業(yè)的核心反應(yīng)是：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=“Q“kJ•mol^-1，能量變化如圖所示，回答下列問(wèn)題：
（1）在500℃、2×10⁷ Pa和催化劑條件下向一密閉容器中充入0.5mol N₂和1.5mol H₂，充分反應(yīng)后，放出的熱量＜ 46.2kJ（填“＜”、“＞”或“=”）．
（2）在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，E₁和E₂的變化是：E₁減�。ㄌ睢霸龃蟆薄ⅰ皽p小”、“不變”，下同）； E₂-E₁不變．若升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)（填“正”或“逆”），E₂-E₁不變 （填“增大”、“減小”、“不變”）．
（3）將一定量的N₂（g）和H₂（g）放入1L密閉容器中，在500℃、2×10⁷ Pa下達(dá)到平衡，測(cè)得N₂為0.10mol，H₂為0.30mol，NH₃為0.10mol．計(jì)算該條件下達(dá)到平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率33.3%．
（4）在上述（3）反應(yīng)條件的密閉容器中欲提高合成氨中H₂的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的AD（填字母）．  
A．向容器中按原比例再充入原料氣      
B．向容器中再充入惰性氣體
C．改變反應(yīng)的催化劑                   
D．分離出氨氣．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)可逆反應(yīng)的特點(diǎn)分析；
（2）加入催化劑，降低反應(yīng)的活化能，但反應(yīng)熱不變；
（3）根據(jù)化學(xué)方程式，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
（4）根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理的有關(guān)知識(shí)來(lái)回答．

解答 解：（1）當(dāng)0.5mol N₂和1.5mol H₂完全反應(yīng)時(shí)，才能放出46.2kJ的熱量，但反應(yīng)為可能反應(yīng)，不能完全進(jìn)行，則密閉容器中充入0.5mol N₂和1.5mol H₂，充分反應(yīng)后，放出的熱量小于46.2kJ，
故答案為：＜；
（2）加入催化劑，降低反應(yīng)的活化能，則E₁和E₂都減小，但活化能之差不變，則反應(yīng)熱不變；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)熱不變，故答案為：減�。徊蛔�；逆；不變；
（4）根據(jù)化學(xué)方程式和三段式列式計(jì)算：
          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
初始濃度； 0.6     0.45      0
變化濃度：0.5     0.15    0.1
平衡濃度：0.1     0.3      0.1
該條件下H₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.15mol/L}{0.45mol/L}$×100%≈33.3%，
故答案為：33.3%；
（4）根據(jù)化學(xué)平衡：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，欲提高 H₂的轉(zhuǎn)化率，平衡正向進(jìn)行；
A．向容器中按原比例再充入原料氣，則壓強(qiáng)增大，平衡向右移動(dòng)，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，故A正確；
B．向容器中再充入惰性氣體，則各組分濃度不變，平衡不移動(dòng)，氫氣的轉(zhuǎn)化率不變，故B錯(cuò)誤；
C．改變反應(yīng)的催化劑，不影響平衡的移動(dòng)，氫氣的轉(zhuǎn)化率不變，故C錯(cuò)誤；
D．液化生成物分離出氨，平衡向右移動(dòng)，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；
故選AD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，以合成氨為載體考查化學(xué)反應(yīng)與能力，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，注意把握相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，了解催化劑的性質(zhì)，難度不大．