Question

(17分)合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(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）。

①反應壓強為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從體系中分離出來，未反應的N2、H2循環(huán)到合成塔中。

（2）一定條件下NH3的平衡體積分數(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。

涉及反應信息如下：

反應一：C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g) 平衡常數(shù)K1

反應二：CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) 平衡常數(shù)K2

① K1的表達式：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，在不同條件下進行反應，得到以下三組數(shù)據(jù)：

實驗組別	溫度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	達到平衡所需時間/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）實驗1中，用CO2表示反應開始到平衡的平均反應速率為 。

（Ⅱ）在實驗3，當a＝0.5、b＝1時，要使c、d數(shù)據(jù)與實驗2相同，且t＜3，可以采取的措施為 (填序號)（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）對于反應二，當升高溫度時K2 （填“增大”、“減小”或“不變”）。

 

Answer 1

（1）②③(2分)

（2）T2<T1(2分)合成氨反應是放熱反應，溫度升高，平衡向逆反應方向移動，NH3的體積分數(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反應壓強為20Mpa～50Mpa，增大壓強，平衡向著正向移動，所以能夠用勒夏特列原理解釋，故①錯誤；②500℃的高溫，升高溫度平衡向著吸熱方向移動，該反應放熱，升高溫度，向著逆向移動，不能夠用勒夏特列原理解釋，故②正確；③鐵觸媒作催化劑，可以加快反應速率，化學平衡不一定，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從體系中分離出來，未反應的N2、H2循環(huán)到合成塔中，減少生成物，平衡向著正向移動，④能夠用勒夏特列原理解釋，故④錯誤；故選②③；（2）由于合成氨反應是放熱反應，溫度升高，平衡向逆反應方向移動，NH3的體積分數(shù)下降，所以T1＞T2，

故答案為：T2＜T1；合成氨反應是放熱反應，溫度升高，平衡向逆反應方向移動，NH3的體積分數(shù)下降，所以T1＞T2；（3）C（s）+H2O（g）H2（g）+CO（g）反應中，C是固體，所以該反應的平衡常數(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）實驗3要達到與實驗2等效的平衡狀態(tài)，但到達平衡的時間短，故采取的措施要使得反應速率快，但平衡不移動，所以D正確，故選D；（Ⅲ）由實驗1、2，利用等效平衡判斷該反應為放熱，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動即逆向移動，所以平衡常數(shù)減小，故答案為：減小．

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