Question

合成氨工業(yè)的核心反應(yīng)是N₂（g）+3H₂（g）

催化劑

高溫高壓

2NH₃（g）△H=Q kJ/mol．反應(yīng)過程中能量變化如圖所示，回答下列問題：
（1）在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，E₁和E₂的變化是：E₁

 

，E₂

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）在500℃、2×10⁷Pa和催化劑條件下向一密閉容器中充入0.5molN₂和1.5molH₂，充分反應(yīng)后，放出的熱量

 

（填“＜”、“＞”或“=”）46.2kJ．
（3）關(guān)于該反應(yīng)的下列說法中，正確的是

 

．
A、△H＞0，△S＞0          B、△H＞0，△S＜0
C、△H＜0，△S＞0          D、△H＜0，△S＜0
（4）將一定量的H₂（g）和N₂（g）放入1L密閉容器中，在500℃、2×10⁷Pa下達(dá)到平衡，測得N₂為0.10mol，H₂為0.30mol，NH₃為0.10mol．則該條件下達(dá)到平衡時H₂轉(zhuǎn)化為NH₃的轉(zhuǎn)化率為

 

．該溫度下的平衡常數(shù)K的值為

 

．若升高溫度，K值

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（5）在上述（4）反應(yīng)條件的密閉容器中，欲提高合成氨的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的是

 

（填字母）．
A、向容器中按原比例再充入原料氣
B、向容器中再充入惰性氣體
C、改變反應(yīng)的催化劑
D、分離出氨．

Answer 1

考點(diǎn)：反應(yīng)熱和焓變,焓變和熵變,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的調(diào)控作用

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）加入催化劑，降低反應(yīng)的活化能，但反應(yīng)熱不變；
（2）根據(jù)可逆反應(yīng)的特點(diǎn)分析；
（3）依據(jù)反應(yīng)特征分析，反應(yīng)放熱反應(yīng)焓變小于0，熵變小于0；
（4）根據(jù)化學(xué)方程式，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式進(jìn)行計算，根據(jù)轉(zhuǎn)化率=

消耗量

起始量

×100%，依據(jù)平衡常數(shù)概念計算得到；
（5）根據(jù)化學(xué)平衡移動原理的有關(guān)知識來回答；

解答： 解：（1）加入催化劑，降低反應(yīng)的活化能，則E₁和E₂都減小，但活化能之差不變，則反應(yīng)熱不變，故答案為：減小，減小；
（2）當(dāng)0.5mol N₂和1.5mol H₂完全反應(yīng)時，才能放出46.2kJ的熱量，但反應(yīng)為可能反應(yīng)，不能完全進(jìn)行，則密閉容器中充入0.5mol N₂和1.5mol H₂，充分反應(yīng)后，放出的熱量小于46.2kJ，
故答案為：＜；
（3）N₂（g）+3H₂（g）

催化劑

高溫高壓

2NH₃（g）△H=Q kJ/mol，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，反應(yīng)的焓變△H＜0，△S＜0；
故答案為：D．
（4）根據(jù)化學(xué)方程式和三段式列式計算：
          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
初始濃度； 0.6     0.45      0
變化濃度：0.5     0.15    0.1
平衡濃度：0.1     0.3      0.1
該條件下H₂的轉(zhuǎn)化率=

0.15mol/L

0.45mol/L

×100%≈33.3%，
平衡常數(shù)K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

=

0．12

0.1×0．33

=3.7（L/mol）²
反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減��；
故答案為：33.3%；3.7（L/mol）²；減小；
（5）根據(jù)化學(xué)平衡：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，欲提高 H₂的轉(zhuǎn)化率，平衡正向進(jìn)行；
A．向容器中按原比例再充入原料氣，則壓強(qiáng)增大，平衡向右移動，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，故A正確；
B．向容器中再充入惰性氣體，則各組分濃度不變，平衡不移動，氫氣的轉(zhuǎn)化率不變，故B錯誤；
C．改變反應(yīng)的催化劑，不影響平衡的移動，氫氣的轉(zhuǎn)化率不變，故C錯誤；
D．液化生成物分離出氨，平衡向右移動，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；
故選AD．

點(diǎn)評：本題考查平衡常數(shù)即影響因素、化學(xué)反應(yīng)速率、影響化學(xué)平衡的元素與平衡狀態(tài)的判斷等，難度中等，注意平衡狀態(tài)判斷選擇判斷的物理量，應(yīng)隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)，屬于綜合的考查，注意知識的歸納和整理是解題關(guān)鍵．