Question

9．已知N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，當(dāng)反應(yīng)器中按n（N₂）：n（H₂）=1：3投料后，分別在200℃、400℃、600℃下達(dá)到平衡時(shí)，混合物中NH₃的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)的變化曲線如圖．
（1）曲線a對(duì)應(yīng)的溫度是200℃．
（2）關(guān)于工業(yè)合成氨的反應(yīng)，下列敘述正確的是ACE．
A．及時(shí)分離出NH₃可以提高H₂的平衡轉(zhuǎn)化率
B．P點(diǎn)原料氣的平衡轉(zhuǎn)化率接近100%，是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)工藝中采用的溫度、壓強(qiáng)條件
C．圖中M、N、Q點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系是K（M）=K（Q）＞K（N）
D．M點(diǎn)比N點(diǎn)的反應(yīng)速率快
E．如果N點(diǎn)時(shí)c（NH₃）=0.2mol•L^-1，N點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)K≈0.93．

Answer 1

分析 （1）正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，氨氣的含量減�。�
（2）A．減小生成物濃度平衡正向移動(dòng)；
B．P點(diǎn)原料氣的平衡轉(zhuǎn)化率接近100%，但此時(shí)壓強(qiáng)為100MPa，高壓對(duì)設(shè)備的要求太高，導(dǎo)致成本高，不是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)工藝中采用的溫度、壓強(qiáng)條件；
C．K只受溫度影響，溫度不變平衡常數(shù)不變，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減�。�
D．溫度越高反應(yīng)速率越快；
E．計(jì)算平衡時(shí)各組分濃度，代入K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{•c}^{3}（{H}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)．

解答 解：（1）合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度越高，越不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，曲線a的氨氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)最高，其反應(yīng)溫度對(duì)應(yīng)相對(duì)最低，所以a曲線對(duì)應(yīng)溫度為200°C；
故答案為：200℃；
（2）A．及時(shí)分離出NH₃，可以使平衡正向進(jìn)行，可以提高H₂的平衡轉(zhuǎn)化率，故A正確；
B．P點(diǎn)原料氣的平衡轉(zhuǎn)化率接近100%，但此時(shí)壓強(qiáng)為100MPa，高壓對(duì)設(shè)備的要求太高，導(dǎo)致成本高，當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)工藝中采用的500℃、20MPa～50MPa，故B錯(cuò)誤；
C．平衡常數(shù)與溫度有關(guān)，與其他條件無關(guān)，溫度相同時(shí)平衡常數(shù)相同，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高平衡常數(shù)越小，則M、N、Q點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系是K（M）=K（Q）＞K（N），故C正確；
D．N點(diǎn)溫度高于M點(diǎn)，溫度越低反應(yīng)速率越快，故N點(diǎn)比M點(diǎn)的反應(yīng)速率快，故D錯(cuò)誤；
E．N點(diǎn)時(shí)c（NH₃）=0.2mol•L^-1，氨氣體積分?jǐn)?shù)為20%，則：
                 N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始濃度（mol/L）：x     3x         0
變化濃度（mol/L）：0.1   0.3       0.2
平衡濃度（mol/L）：x-0.1 3x-0.3    0.2
所以$\frac{0.2}{4x-0.2}$=20%，解得x=0.3，平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{•c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0．{2}^{2}}{0.2×0．{6}^{3}}$≈0.93，故E正確，
故選：ACE．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、化學(xué)平衡圖象等，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力，題目難度中等．