Question

合成氨工業(yè)，現(xiàn)今常采用450℃，20～50MPa條件下進(jìn)行，下表是不同溫度和壓強(qiáng)下的平衡體系中氨的體積分?jǐn)?shù)

壓強(qiáng)	MPa	15.2	20.3	30.4	40.5
溫   度	400℃	32.8	38.8	48.2	55.4
	450℃	22.4	27.5	35.9	42.9
	500℃	14.9	18.8	25.8	31.9
	550℃	9.90	12.8	18.2	23.2

（1）已知某溫度下，平衡常數(shù)表達(dá)式為k=

C(NH3)

C(N2)1/2?c(H2)3/2

：寫出能用該表達(dá)式表示的反應(yīng)方程式：

 

；
（2）在一定壓強(qiáng)下，從400℃到500℃，平衡常數(shù)K將

 

（填“增大”、“減小”
或“不變”）；寫出合成氨催化劑的名稱

 

；
（3）分析表中數(shù)據(jù)，你能得出的結(jié)論是①

 

、②

 

；
（4）在工業(yè)選擇了適宜條件以后，為了提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是

 

；
A、將混合體系中的氨氣液化分離       B、在體系中充入適量的氫氣
C、將氫氣和氮?dú)庋�環(huán)利用             D、在體系中充入適量的氨氣．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡建立的過程,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）依據(jù)平衡常數(shù)等于平衡生成物濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物濃度的冪次方乘積；
（2）根據(jù)表格在一定壓強(qiáng)下，從400℃到500℃，氨的體積分?jǐn)?shù)在變小，說明升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，故從400℃到500℃，平衡常數(shù)K將減��；
（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析，在一定壓強(qiáng)下溫度越低，氨的體積分?jǐn)?shù)在變大，在一定溫度下壓強(qiáng)越高，氨的體積分?jǐn)?shù)在變大，所以高壓低溫有利于氨氣的合成，但是工業(yè)生產(chǎn)除了要考慮產(chǎn)率的問題還要考慮反應(yīng)速率的問題，因綜合這兩條來分析；
（4）根據(jù)平衡移動原理，為了提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)盡可能的使平衡向正反應(yīng)方向移動；
A、將混合體系中的氨氣液化分離，相當(dāng)于減少生產(chǎn)物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率提高；
B、在體系中充入適量的氫氣，相當(dāng)于增大反應(yīng)物的濃度，雖然平衡向正反應(yīng)方向移動，但是反應(yīng)物氫氣的總量增加的多，氫氣的轉(zhuǎn)化率反而減�。�
C、將氫氣和氮?dú)庋�環(huán)利用，相當(dāng)于將沒有轉(zhuǎn)換的反應(yīng)物再一次的進(jìn)行反應(yīng)，所以反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率提高；
D、在體系中充入適量的氨氣，相當(dāng)于增大生產(chǎn)物的濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率減�。�

解答： 解：（1）依據(jù)平衡常數(shù)等于平衡生成物濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物濃度的冪次方乘積，那么K的分母即是反應(yīng)物，分子即為生產(chǎn)物，冪次方即為前面的系數(shù)，由K可知反應(yīng)為

1

2

N₂ +

3

2

H₂?NH₃，故答案為：

1

2

N₂ +

3

2

H₂?NH₃；  
（2）根據(jù)表格在一定壓強(qiáng)下，從400℃到500℃，氨的體積分?jǐn)?shù)在變小，說明升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，故從400℃到500℃，平衡常數(shù)K將減小，合成氨催化劑的名稱為鐵觸媒，故答案：減��；鐵觸媒；
（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析，在一定壓強(qiáng)下溫度越低，氨的體積分?jǐn)?shù)在變大，在一定溫度下壓強(qiáng)越高，氨的體積分?jǐn)?shù)在變大，所以高壓低溫有利于氨氣的合成，但是工業(yè)生產(chǎn)除了要考慮轉(zhuǎn)化率的問題還要考慮反應(yīng)速率的問題，既要提高反應(yīng)速率又要提高轉(zhuǎn)化率，所以合成氨工業(yè)選擇的條件是450℃，40.5MPa；
故答案：從化學(xué)反應(yīng)速率角度，催化劑在450℃時，催化效果最好；從化學(xué)反應(yīng)速率和平衡移動角度考慮，在能耗和材料強(qiáng)度許可的情況下，采用40.5MPa條件下平衡體系中氨的體積分?jǐn)?shù)較大；
（4）根據(jù)平衡移動原理，為了提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)盡可能的使平衡向正反應(yīng)方向移動；
A、將混合體系中的氨氣液化分離，相當(dāng)于減少生產(chǎn)物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率提高，故A正確；
B、在體系中充入適量的氫氣，相當(dāng)于增大反應(yīng)物的濃度，雖然平衡向正反應(yīng)方向移動，但是反應(yīng)物氫氣的總量增加的多，氫氣的轉(zhuǎn)化率反而減小，故B錯誤；
C、將氫氣和氮?dú)庋�環(huán)利用，相當(dāng)于將沒有轉(zhuǎn)換的反應(yīng)物再一次的進(jìn)行反應(yīng)，所以反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率提高，故C正確；
D、在體系中充入適量的氨氣，相當(dāng)于增大生產(chǎn)物的濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率減小，故D錯誤；
故選AC．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)平衡條件的選擇、轉(zhuǎn)化率、化學(xué)平衡常數(shù)的意義及其變化的判斷，難度不大，要抓住影響化學(xué)平衡移動原理來分析．