Question

10．合成氨工業(yè)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈產(chǎn)業(yè)．其原理如下：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0．

（1）在恒溫恒容裝置中進(jìn)行合成氨反應(yīng)，各組分濃度-時(shí)間圖象如圖1所示．
①表示H₂濃度變化的曲線是A（ 填序號(hào)）．
②前25min 內(nèi)，用NH₃濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率是0.08 mol•L^-•min^-1．
（2）某學(xué)習(xí)小組研究：在其他條件不變的情況下，研究改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對(duì)該合成氨反應(yīng)的影響．實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示：（圖中T表示溫度，n表示物質(zhì)的量）
①比較T₁＞T₂ （填“＞”，“＜”，“=”）．
②比較在a、b、c三點(diǎn)N₂的轉(zhuǎn)化率最高的是c；H₂的百分含量最高的是c（填字母）．
③在起始體系中加入N₂的物質(zhì)的量為$\frac{n}{3}$mol時(shí)（用含n的代數(shù)式表示），反應(yīng)后氨的百分含量最大；若容器容積為1L，n=3mol反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則在T₂條件下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2.08．（保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)圖象可知，反應(yīng)進(jìn)行到25min時(shí)曲線A減少了6mol/L-3mol/L=3mol/L，C減少了2.0mol/L-1.0mol/L=1.0mol/L，因此根據(jù)方程式可知表示N₂濃度變化的曲線是C，H₂濃度變化的曲線為A，B為氨氣的濃度變化曲線；
②前25 min內(nèi)，氨氣濃度增加了2.0mol/L，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算用H₂濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率；
（2）①由圖可知，n（H₂）相同時(shí)，T₂對(duì)應(yīng)氨氣含高，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度有利于生成氨氣；
②a、b、c三點(diǎn)，n（H₂）越大，平衡正向移動(dòng)的程度越大，N₂的轉(zhuǎn)化率越大；
③當(dāng)反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比為等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比時(shí)，達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)生成物的百分含量最大，起始體系中加入1molN₂、n=3molH₂，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則轉(zhuǎn)化的氫氣為1.8mol，則
                    N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；
開(kāi)始（mol）：1          3                    0
變化（mol）：0.6     1.8                 1.2
平衡（mol）：0.4     1.2                 1.2
以此計(jì)算平衡常數(shù)K，并結(jié)合平衡移動(dòng)分析H₂的轉(zhuǎn)化率；

解答 解：（1）①根據(jù)圖象可知，反應(yīng)進(jìn)行到25min時(shí)曲線A減少了6mol/L-3mol/L=3mol/L，C減少了2.0mol/L-1.0mol/L=1.0mol/L，因此根據(jù)方程式可知表示N₂濃度變化的曲線是C，A濃度變化的曲線為H₂，B為氨氣的濃度變化曲線，
故答案為：A；
②前25 min內(nèi)，氨氣濃度增加了2mol/L，則用NH₃濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率是$\frac{2mol/L}{25min}$=0.08 mol•L^-•min^-1，
故答案為：0.08 mol•L^-•min^-1；
（2）①由圖可知，n（H₂）相同時(shí)，T₂對(duì)應(yīng)氨氣含高，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度有利于生成氨氣，則T₂＜T₁ ，故答案為：＜；
②a、b、c三點(diǎn)，n（H₂）越大，平衡正向移動(dòng)的程度越大，N₂的轉(zhuǎn)化率越大，c點(diǎn)時(shí)氫氣的物質(zhì)的量最大，c點(diǎn)N₂的轉(zhuǎn)化率最高，此時(shí)氫氣起始量最大達(dá)到平衡狀態(tài)下H₂的百分含量最高，故答案為：c；c；
③當(dāng)?shù)獨(dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量之比為1：3時(shí)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)氨的百分含量最大，平衡點(diǎn)時(shí)產(chǎn)物的產(chǎn)率最大，據(jù)圖示，當(dāng)平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為n，故加入N₂的物質(zhì)的量為$\frac{\\;n}{3}$，起始體系中加入1molN₂、n=3molH₂，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則轉(zhuǎn)化的氫氣為1.8mol，則
                      N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；
開(kāi)始（mol）：1             3                    0
變化（mol）：0.6        1.8                  1.2
平衡（mol）：0.4        1.2                  1.2
容器容積為1L，平衡濃度分別為0.4mol/L、1.2mol/L、1.2mol/L，
則平衡常數(shù)K=$\frac{（1.2）^{2}}{0.4×（1.2）^{3}}$=2.08（mol/L）^-2，
故答案為：$\frac{n}{3}$；2.08；

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡計(jì)算、外界條件對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)影響，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，注意：當(dāng)反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比等于計(jì)量數(shù)之比時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相同、產(chǎn)物的含量最大，題目難度中等．