Question

合成氨的反應原理為：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
（1）合成氨工業中采取的下列措施中可用勒夏特列原理解釋的是______（填序號）．
A．采用較高壓強（20～50Mpa）  B．采用500℃的高溫
C．用鐵觸媒作催化劑          D．生成的氨液化分離，N₂、H₂循環壓縮到合成塔中
（2）如下圖所示，將6mol N₂和14mol H₂充入一容積可變的密閉容器中發生反應．
反應開始時可滑動的活塞的位置如圖1所示，當反應達到平衡時，活塞位置如圖2所示．則達到平衡時，N₂的轉化率為______；該條件下反應的平衡常數為______．

（3）體積為100mL、濃度為0.1mol?L^-1的兩種溶液：A．NaOH溶液；B．氨水
①兩種溶液相比較，______中水的電離程度大．（填序號，下同）
②用相同濃度的鹽酸中和兩種溶液至中性，______消耗的鹽酸多．
③加水稀釋兩種溶液至pH為10，______加入的水的體積大．

Answer 1

【答案】分析：（1）勒夏特列原理適用的對象應存在可逆過程，如與可逆過程無關、與平衡移動無關，則不能用勒夏特列原理解釋，合成氨工業中平衡移動使反應物轉化率與產率提高，才可以用勒夏特列原理解釋；
（2）同溫同壓下，體積之比等于物質的量之比，據此計算平衡后反應混合氣體的物質的量，利用差量法計算參加反應的氮氣的物質的量，再根據轉化率定義計算；
利用三段式計算平衡時各組分的物質的量，計算各組分平衡濃度，代入平衡常數表達式計算；
（3）①溶液堿性越強，水的電離程度越小；
②兩種堿的物質的量相等，要恰好中和兩種堿，則使用酸的量與堿的物質的量相等，要使混合溶液呈中性，則弱堿使用酸的量少；
③一水合氨是弱電解質，在溶液中只有部分電離．
解答：解：（1）A．增大壓強平衡向正反應移動，原料利用率提高，氨氣產率增大，可以用勒夏特列原理，故A正確；
B．該反應正反應為放熱反應，采用500℃的高溫，利用平衡向逆反應進行，反應物轉化率與產物的產率降低，主要考慮反應速率與催化劑活性，不能用勒夏特列原理，故B錯誤；
C．用鐵觸媒作催化劑，加快反應速率，不影響平衡移動，不能用勒夏特列原理，故C錯誤；
D．生成的氨液化分離，N₂、H₂循環壓縮到合成塔中，利用反應向正反應進行，能用勒夏特列原理，故D正確；
故選AD；
（2）同溫同壓下，體積之比等于物質的量之比，故平衡后混合氣體的總的物質的量為：（6mol+14mol）×=16mol，混合氣體物質的量減少（6mol+14mol）-16mol=4mol，則：
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g） 物質的量減少△n
1                                  2
n（N₂）                              4mol
故n（N₂）=4mol×=2mol，故氮氣的轉化率為×100%=33.3%，

           N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
開始（mol）：6       14       0
變化（mol）：2       6        4
平衡（mol）：4       8        4
氮氣、氫氣、氨氣的平衡濃度分別為0.5mol/L、1mol/L、0.5mol/L，
故平衡常數k==0.5，
故答案為：33.3%；0.5；
（3）①相同濃度的NaOH溶液與氨水，NaOH溶液的堿性更強，水的電離程度減小，氨水的堿性減弱，水的電離程度更大，故選B；
②氯化鈉為強酸強堿鹽其溶液呈中性，要使氫氧化鈉鹽酸混合溶液呈中性，則需要鹽酸的物質的量等于氯化鈉的物質的量，氯化銨為強酸弱堿鹽其溶液呈酸性，要使氨水鹽酸混合溶液呈中性，則需要鹽酸的物質的量應該稍微小于氨水的物質的量，所以中和等物質的量的氫氧化鈉和氨水且使其溶液呈中性，氫氧化鈉需要鹽酸的物質的量應該大于氨水，故選A；
③一水合氨是弱電解質，溶液中存在電離平衡，等物質的量濃度的氫氧化鈉和氨水溶液，氫氧化鈉溶液的pH大于氨水，要使稀釋后溶液的pH相等，則氫氧化鈉溶液加入的水體積大于氨水，故選A．
點評：本題考查化學平衡影響因素即有關計算、電解質的電離等，難度中等，（3）③為易錯點，容易按定式思維解答（pH值相等的氫氧化鈉溶液與氨水，稀釋后pH相等）．