Question

11．可逆反應 N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g） （正反應為放熱反應），將N₂和H₂按1：4的體積比進行混合，取0.5mol 該混合氣體在一定條件下于容積固定的 2L密閉容器中發(fā)生反應，2min后，N₂ 的物質的量變?yōu)?nbsp;0.08mol，反應持續(xù)一段時間后，達到平衡狀態(tài)．當反應達到平衡時容器內的壓強為反應前壓強的0.88倍．求：
（1）2min 時，v（H₂）=0.015 mol/（L•min）
（2）達到平衡后，混合氣體中氨的物質的量為0.06 mol．
（3）平衡時H₂的轉化率為22.5%．
（4）工業(yè)上合成氨適宜條件是A、C、D
A．溫度500℃
B．壓強100MPa
C．鐵觸媒　　　　　
D．壓強20MPa～50MPa．

Answer 1

分析 N₂和H₂按1：4的體積比進行混合，取0.5mol 該混合氣體在一定條件下于容積固定的 2L密閉容器中發(fā)生反應，二者的物質的量分別為0.5mol×$\frac{1}{5}$=0.1mol、0.5mol×$\frac{4}{5}$=0.4mol，則
      N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g） 
開始 0.1        0.4              0
轉化 x            3x              2x
平衡 0.1-x     0.4-3x          2x
到平衡時容器內的壓強為反應前壓強的0.88倍，則$\frac{0.1-x+0.4-3x+2x}{0.5}$=0.88，解得x=0.03，
（1）結合v=$\frac{△c}{△t}$計算；
（2）由上述分析可知，達到平衡后，混合氣體中氨的物質的量為2x；
（3）轉化率=$\frac{轉化的量}{開始的量}$×100%；
（4）合成氨為放熱、且體積減小的反應，結合溫度、壓強對平衡、速率的影響分析．

解答 解：N₂和H₂按1：4的體積比進行混合，取0.5mol 該混合氣體在一定條件下于容積固定的 2L密閉容器中發(fā)生反應，二者的物質的量分別為0.5mol×$\frac{1}{5}$=0.1mol、0.5mol×$\frac{4}{5}$=0.4mol，則
      N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g） 
開始 0.1        0.4              0
轉化 x            3x              2x
平衡 0.1-x     0.4-3x          2x
到平衡時容器內的壓強為反應前壓強的0.88倍，則$\frac{0.1-x+0.4-3x+2x}{0.5}$=0.88，解得x=0.03，
（1）2min 時，v（H₂）=$\frac{\frac{3×0.03mol}{2L}}{2min}$=0.015mol/（L•min），故答案為：0.015；
（2）達到平衡后，混合氣體中氨的物質的量為2×0.03mol=0.06 mol，故答案為：0.06；
（3）平衡時H₂的轉化率為$\frac{3×0.03}{0.4}$×100%=22.5%，故答案為：22.5%；
（4）工業(yè)上合成氨適宜條件是合適的溫度、壓強、使用催化劑，
A．溫度500℃，反應速率及轉化率較大，故A選；
B．壓強100MPa，對設備的要求較高，故B不選；
C．鐵觸媒，作催化劑，加快反應速率，故C選；　　　　　
D．壓強20MPa～50MPa，可加快反應速率，利用合成氨，對設備要求不高，故D選；
故答案為：A、C、D．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點，把握化學平衡三段法、速率及轉化率計算為解答的關鍵，側重分析與計算能力的考查，注意合成氨條件的選擇與工業(yè)生產的關系，題目難度中等．