Question

合成氨工業(yè)對工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防都有重要意義．
已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ?mol^-1，請回答：
（1）合成氨工業(yè)中采取的下列措施可以用勒夏特列原理解釋的是

 

（填字母）．
a．用鐵作催化劑加快化學(xué)反應(yīng)速率
b．采用較高壓強(qiáng)（20Mpa-50MPa）
c．增大N₂的濃度提高H₂的轉(zhuǎn)化率
d．將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來
e．加熱到500℃
（2）請?jiān)诖痤}卡的坐標(biāo)圖中畫出上述反應(yīng)在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖（有催化劑的用虛線，并標(biāo)出△H）．
（3）500⁰C時(shí)，設(shè)在容積為2.0L的密閉容器中充入0.2molN₂（g）和0.8molH₂（g），達(dá)平衡時(shí)的壓強(qiáng)為起始的4/5．計(jì)算：
①N₂的轉(zhuǎn)化率；
②該溫度下反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常數(shù)K₁；
③若向該容積起始充入的N₂、H₂、NH₃的量分別為0.1mol、0.6mol、0.2mol，則反應(yīng)將向

 

方向進(jìn)行．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡移動(dòng)原理,化學(xué)平衡的調(diào)控作用

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）化學(xué)平衡移動(dòng)原理是指溫度、濃度、壓強(qiáng)等因素對化學(xué)平衡的移動(dòng)造成的影響；
（2）使用催化劑降低活化能，不影響反應(yīng)熱；
（3）先設(shè)氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率，再根據(jù)參加反應(yīng)的氮?dú)獾牧坑?jì)算平衡時(shí)生成氨氣的物質(zhì)的量、剩余氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量和剩余氫氣的物質(zhì)的量，再結(jié)合氨氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算氨氣的轉(zhuǎn)化率．

解答： 解：（1）a．用鐵作催化劑加快化學(xué)反應(yīng)速率，催化劑不能使平衡移動(dòng)，使用催化劑是為了加快化學(xué)反應(yīng)速率，用勒夏特列原理無法解釋，故錯(cuò)誤；
b．采用較高壓強(qiáng)（20Mpa-50MPa），合成氨是氣體體積減小的反應(yīng)，加壓至20～50MPa，有利于化學(xué)平衡正向移動(dòng)，有利于氨的合成，故正確；
c．增大N₂的濃度平衡正向移動(dòng)，提高H₂的轉(zhuǎn)化率，故正確；
d．將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來，將氨及時(shí)液化分離，利于化學(xué)平衡正向移動(dòng)，有利于氨的合成，故正確；
e．加熱到500℃合成氨是放熱反應(yīng)，升溫會(huì)使平衡逆向移動(dòng)，降低轉(zhuǎn)化率，升溫的目的是為了保證催化劑的催化活性，加快化學(xué)反應(yīng)速率，不能用勒夏特列原理解釋，故錯(cuò)誤；
故選bcd；
（2）使用催化劑降低活化能，不影響反應(yīng)熱，在有催化劑情況下反應(yīng)過程中體系能量變化曲線如圖：
，故答案為：；
（3）①設(shè)氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率是x．
       N₂ +3H₂ ?2NH₃
反應(yīng)前0.2    0.8        0
反應(yīng)  0.2x   0.6x     0.4x
平衡0.2（1-x）0.8-0.6x 0.4x
由題意可知：

0.2+0.8

1-0.4x

=

5

4

x=50%，答：氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為50%；
②所以N₂的0.2（1-x）=0.1，H₂ 的0.8-0.6x=0.1；NH₃的0.4x=0.2；所以
K₁=

0.1 2 ×( 0.1 2 )3

( 0.2 2 )2

=12.8；答：平衡常數(shù)K₁為12.8；
③若向該容積起始充入的N₂、H₂、NH₃的量分別為0.1mol、0.6mol、0.2mol，Qc=

0.1 2 ×( 0.6 2 )3

( 0.2 2 )2

＞K₁，所以平衡正向移動(dòng)，故答案為：正．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查學(xué)生鹽的水解原理應(yīng)用，化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算以及化學(xué)平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用等知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查，難度不大．