Question

【題目】氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用，合成氨工業(yè)在國民生產(chǎn)中有重要意義。以下是關(guān)于合成氨的有關(guān)問題，請回答：

(1)若在一容積為2L的密閉容器中加入0.2mol的N2和0.6mol的H2在一定條件下發(fā)生反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，若在5分鐘時反應(yīng)達到平衡，此時測得NH3的物質(zhì)的量為0.2mol。則前5分鐘的平均反應(yīng)速率v(N2)=__________。平衡時H2的轉(zhuǎn)化率為__________%。

(2)平衡后，若提高H2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施有__________。

A.加了催化劑

B.增大容器體積

C.降低反應(yīng)體系的溫度

D.加入一定量N2

(3)若在0.5L的密閉容器中，一定量的氮氣和氫氣進行如下反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，其化學平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如表所示：

T/℃	200	300	400
K	K1	K3	0.5

請完成下列問題：

①試比較K1、K2的大小，K1__________K2(填“<”“>”或“＝”)；

②400℃時，反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化學平衡常數(shù)為__________。當測得NH3、N2和H2物質(zhì)的量分別為3mol、2mol和1mol時，則該反應(yīng)的v(N2)正__________v(N2)逆(填“<”“>”或“＝”)。

(4)根據(jù)化學反應(yīng)速率和化學平衡理論，聯(lián)系合成氨的生產(chǎn)實際，你認為下列說法不正確的是__________。

A.化學反應(yīng)速率理論可指導怎樣在一定時間內(nèi)快出產(chǎn)品

B.勒夏特列原理可指導怎樣使用有限原料多出產(chǎn)品

C.催化劑的使用是提高產(chǎn)品產(chǎn)率的有效方法

D.正確利用化學反應(yīng)速率和化學反應(yīng)限度理論都可以提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益

Answer 1

【答案】0.01mol·L-1·min-1 50 C、D > 2 > C

【解析】

(1)初始投料為0.2mol的N2和0.6mol的H2，容器體積為2L，根據(jù)題意列三段式有：

據(jù)以上分析進行反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率的計算；

(2)不增加氫氣的量平衡正向移動可以提供氫氣的轉(zhuǎn)化率；

(3)②先計算濃度商，與平衡常數(shù)進行比較，判斷平衡移動方向。

(1)根據(jù)三段式可知5min內(nèi)△c(N2)=0.05mol/L，所以v(N2)＝=0.01mol·L-1·min-1；△c(H2)=0.15mol/L，α(H2)=×100%=50%；

(2)A．催化劑不改變平衡移動，不能改變氫氣的轉(zhuǎn)化率，故A不選；

B．增大容器體積，壓強減小，平衡會向壓強增大的方向，即逆向移動，氫氣的轉(zhuǎn)化率減小，故B不選；

C．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向移動，氫氣轉(zhuǎn)化率增大，故C選；

D．加入一定量的氮氣，平衡正向移動，氫氣轉(zhuǎn)化率增大，故D選；

綜上所述選CD；

(3)①因ΔH<0，升高溫度，K減小，所以K1>K2；

②根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知400℃時N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)為0.5，則反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常數(shù)為2；當測得NH3、N2和H2物質(zhì)的量分別為3mol、2mol和1mol時，容器體積為0.5L，所以濃度商Qc==0.89<2，所以平衡正向移動，即v(N2)正>v(N2)逆；

(4)A．根據(jù)影響化學反應(yīng)速率的因素，可指導怎樣在一定時間內(nèi)快出產(chǎn)品，故A正確；
B．結(jié)合影響化學平衡的因素，采用合適的外界條件，使平衡向正反應(yīng)方向移動，可提高產(chǎn)率，故B正確；
C．催化劑只改變反應(yīng)速率，不能提高產(chǎn)率，故C錯誤；
D．在一定的反應(yīng)速率的前提下，盡可能使平衡向正反應(yīng)方向移動，可提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益，故D正確．
故選C。