Question

(16分)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(guó)民生產(chǎn)中有重要意義。以下是關(guān)于合成氨的有關(guān)問(wèn)題，請(qǐng)回答：
（1）若在一容積為2 L的密閉容器中加入0.2 mol的N₂和0.6 mol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(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)測(cè)得NH₃的物質(zhì)的量為0.2 mol。則前5分鐘的平均反應(yīng)速率v(N₂)=          。平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為         。?
（2）平衡后，若要提高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0.5 L的密閉容器中，一定量的氮?dú)夂蜌錃膺M(jìn)行如下反應(yīng)：?
N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g) ΔH<0，其化學(xué)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(qǐng)完成下列問(wèn)題：?
①試比較K₁、K₂的大小，K₁                K₂（填“<”“>”或“＝”）；?
②下列各項(xiàng)能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是      （填序號(hào)字母）
A.容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量濃度之比為1:3:2? B.v(H₂)_正＝3v(H₂)_逆?
C.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變?D.混合氣體的密度保持不變?
③400℃時(shí)，反應(yīng)2NH₃(g)N₂(g)+3H₂(g)的化學(xué)平衡常數(shù)為           。當(dāng)測(cè)得NH₃、N₂和H₂物質(zhì)的量分別為3 mol、2 mol和 1 mol時(shí)，則該反應(yīng)的v(N₂)_正      v(N₂)_逆（填“<”“>”或“＝”）。?
（4）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論，聯(lián)系合成氨的生產(chǎn)實(shí)際，你認(rèn)為下列說(shuō)法不正確的是                     。
A.化學(xué)反應(yīng)速率理論可指導(dǎo)怎樣在一定時(shí)間內(nèi)快出產(chǎn)品?
B.勒夏特列原理可指導(dǎo)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(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)反應(yīng)限度理論都可以提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益

Answer 1

（1）0.01 mol·L^-1·min^-1       50%? (2)C、D?
（3）①> ②C ③2   >?
(4)C?

1、根據(jù)反應(yīng)速率的定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)物質(zhì)的量濃度變化量來(lái)表示，根據(jù)方程式的序數(shù)比可以計(jì)算出反應(yīng)消耗的c(N₂)為0.05 mol·L^-1則5分鐘之內(nèi)v(N₂)="0.01" mol·L^-1·min^-1，反應(yīng)消耗氫氣的物質(zhì)的量為0.3mol，轉(zhuǎn)化率為0.3/0.6=0.5,所以轉(zhuǎn)化率為 50%。
2.催化劑不能影響轉(zhuǎn)化率，增大體積相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，反應(yīng)向氣體體積增大的方向進(jìn)行，即逆反應(yīng)進(jìn)行，氫氣的轉(zhuǎn)化率減小，由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以降低溫度，可以使反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)加入氮?dú)庖彩狗磻?yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，所以這兩種方法都可以增大氫氣轉(zhuǎn)化率，
3、溫度升高，平衡常數(shù)增大，所以K₁>K₂
A容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量濃度之比為1:3:2和B.v(H₂)_正＝3v(H₂)_逆都不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡，因?yàn)橹灰�反�?yīng)開(kāi)始了就有這個(gè)比例關(guān)系。
C.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變和D.混合氣體的密度保持不變可以說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，因?yàn)榉磻?yīng)是一個(gè)體積改變的反應(yīng)，當(dāng)容器的壓強(qiáng)不變時(shí)，或者根據(jù)體系質(zhì)量不變，當(dāng)密度不變時(shí)，說(shuō)明容器的體積不變，即壓強(qiáng)不變，說(shuō)明體系達(dá)到平衡狀態(tài)。
4、催化劑不能提高轉(zhuǎn)化率，只能縮短反應(yīng)時(shí)間。
點(diǎn)評(píng)：本題難度不大，主要考察化學(xué)平衡的判斷，掌握化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，做題時(shí)要看清題意。