Question

合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展具有重要的意義．根據(jù)已學(xué)知識回答下列問題：
（1）對于密閉容器中的反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H＜0，673K，30MPa下n（NH₃）和n（H₂）隨時(shí)間變化的關(guān)系如右下圖所示．
下列敘述正確的是

 

（填選項(xiàng)）．
A．點(diǎn)a的正反應(yīng)速率比點(diǎn)b的大
B．點(diǎn)c處反應(yīng)達(dá)到平衡
C．點(diǎn)d（t₁時(shí)刻）和點(diǎn)e（t₂時(shí)刻）處n（N₂）不一樣
D．其他條件不變，773K下反應(yīng)至t₁時(shí)刻，n（H₂）比上圖中d點(diǎn)的值大
（2）已知N₂（g）+3H₂ （g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1
①合成氨工業(yè)采取的下列措施不可用平衡移動原理解釋的是

 

（填選項(xiàng)）．
A．采用較高壓強(qiáng)（20MPa～50MPa）
B．采用500℃的高溫
C．用鐵觸媒作催化劑
D．將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來
②合成氨工業(yè)中采用了較高壓強(qiáng)（20MPa～50MPa），而沒有采用100MPa或者更大壓強(qiáng)，試解釋沒有這么做的理由

 

．
③在容積均為2L（容器體積不可變）的甲、乙兩個(gè)容器中，分別加入2molN₂、6molH₂和1molN₂、3molH₂，在相同溫度、催化劑下使其反應(yīng)．最終達(dá)到平衡后，兩容器N₂轉(zhuǎn)化率分別為α_甲、α_乙，則甲容器中平衡常數(shù)表達(dá)式為

 

（用含α_甲的代數(shù)式表示，化簡為最簡式），此時(shí)α_甲

 

α_乙（填“＞”、“＜”“=”）．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,化學(xué)平衡移動原理,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）在N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）反應(yīng)中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的物質(zhì)的量逐漸減少，生成物的物質(zhì)的量逐漸增多，當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)物的生成物的物質(zhì)的量不再改變，曲線為水平直線，以此判斷題中各項(xiàng)；
（2）①勒沙特列原理是如果改變影響平衡的一個(gè)條件（如濃度、壓強(qiáng)或溫度等），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動，勒沙特列原理適用的對象應(yīng)存在可逆過程，如與可逆過程無關(guān)，與平衡移動無關(guān)，則不能用勒沙特列原理解釋；
②考慮工業(yè)生產(chǎn)成本和技術(shù)問題；
③根據(jù)三段式計(jì)算各組分的濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算公式計(jì)算．

解答： 解：（1）A．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度之間減小，反應(yīng)速率逐漸減小，則a點(diǎn)的正反應(yīng)速率比b點(diǎn)大，故A正確；
B．c點(diǎn)反應(yīng)物和生成物物質(zhì)的量仍在變化，沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．d點(diǎn)和e點(diǎn)都處于平衡狀態(tài)，n（N₂）不變，d點(diǎn)和e點(diǎn)n（N₂）相等，故C錯(cuò)誤；
D．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)移動，氫氣的物質(zhì)的量增大，故D正確；
故答案為：A、D；
（2）①A、高于常壓，增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡會正向移動，有利于氨氣的合成，能用勒沙特列原理解釋，故錯(cuò)誤；
B、500℃的高溫，不有利于氨氣的合成，但是可以提高催化劑的催化活性，不能用勒沙特列原理解釋，故正確；
C、鐵觸媒作催化劑，不會引起化學(xué)平衡的移動，不能用勒沙特列原理解釋，故正確；
D、將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來，未反應(yīng)的N₂、H₂循環(huán)到合成塔中，都會使得化學(xué)平衡正向移動，有利于氨的合成，能用勒沙特列原理解釋，故錯(cuò)誤；
故選B、C；
②雖然增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡會正向移動，有利于氨氣的合成，但是壓強(qiáng)越大，消耗的動力越大，對設(shè)備的要求越高，而總體經(jīng)濟(jì)效益提高不大，
故答案為：壓強(qiáng)越大，消耗的動力越大，對設(shè)備的要求越高，而總體經(jīng)濟(jì)效益提高不大；
③N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始（mol/L）    1        3        0
變化（mol/L）    x        3x       2x
平衡（mol/L）    1-x      3-3x     2x
N₂轉(zhuǎn)化率分別為α_甲=

x

1

，x=α_甲，
平衡常數(shù)K=

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

=

(2x)2

(1-x)×(3-3x)3

=

4α甲2

27(1-α甲)4

，
甲的壓強(qiáng)大于乙的壓強(qiáng)，平衡右移，N₂轉(zhuǎn)化率增大，故α_甲＞α_乙，
故答案為：

4α甲2

27(1-α甲)4

；＞．

點(diǎn)評：本題考查較綜合，涉及化學(xué)平衡的計(jì)算、影響平衡的因素等，注重高考常考查點(diǎn)的考查，題目難度中等．