Question

（2012?石家莊模擬）科學家一直致力于“人工固氮”的方法研究．
（1）合成氨的原理為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，該反應的能量變化如圖所示．
①在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，E₂的變化是

減小

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②將0.3mol N₂和0.5mol H₂充入體積不變的密閉容器中，在一定條件下達到平衡，測得容器內(nèi)氣體壓強變?yōu)樵瓉淼?span id="hthv9v3" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

7

8

，此時H₂的轉(zhuǎn)化率為

30%

；欲提高該容器中H₂的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的是

AD

（填選項字母）．
A．向容器中按原比例再充入原料氣  B．向容器中再充入一定量H₂
C．改變反應的催化劑              D．液化生成物分離出氨
（2）根據(jù)最新“人工固氮”的研究報道，在常溫、常壓、光照條件下，N₂在催化劑（摻有少量Fe₂O₃和TiO₂）表面與水發(fā)生反應：
2N₂（g）+6H₂O（1）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530kJ/mol
又知：H₂O（1）=H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol
則2N₂（g）+6H₂O（g）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=

+1266

kJ/mol，該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=

C4(NH3)C3(O2)

C2(N2)C6(H2O)

，

，控制其他條件不變，增大壓強，K值

不變

（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)催化劑降低反應的活化能；
②根據(jù)化學平衡的三部曲列式計算出氫氣的轉(zhuǎn)化率；根據(jù)影響化學平衡的條件分析判斷以及增大一種物質(zhì)的濃度會提高另一種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率；
（2）根據(jù)根據(jù)蓋斯定律來分析；化學平衡常數(shù)是用平衡狀態(tài)下生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應物的冪次方乘積；根據(jù)化學平衡常數(shù)的影響因素來判斷．

解答：解：（1）①在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，降低了反應的活化能，依據(jù)圖示可知E₂減小，故答案為：減小；
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol） 0.3      0.5       0    
變化量（mol）   x        3x       2x
平衡量（mol） 0.3-x     0.5-3x    2x
容器內(nèi)氣體壓強變?yōu)樵瓉淼?span id="bnxhtjr" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

7

8

，即氣體的物質(zhì)的量變?yōu)闉樵瓉淼?span id="djvhzj9" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

7

8

，則

0.3-x+0.5-3x+ 2x

0.3+0.5

=

7

8

，x=0.05，
H₂的轉(zhuǎn)化率為

0.15mol

0.5 mol

×100%=30%，A、向容器中按原比例再充入原料氣，相當于增大容器內(nèi)的壓強，平衡正向進行，提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，故A正確；
B、向容器中再充入一定量H₂，提高了N₂的轉(zhuǎn)化率，而本身的轉(zhuǎn)化率降低，故B錯誤；
C、改變反應的催化劑，不改變化學平衡，不能提高氫氣轉(zhuǎn)化率，故C錯誤；
D、液化生成物分離出氨，減少生成物，平衡正向進行，提高氫氣轉(zhuǎn)化率，故D正確；
故答案為：30%；AD；
 （2）①2N₂（g）+6H₂O（1）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530kJ/mol
      ②H₂O（1）=H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol
由①-②×6得：2N₂（g）+6H₂O（g）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1266kJ/mol；
該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=

C4(NH3)C3(O2)

C2(N2)C6(H2O)

，
化學平衡常數(shù)的大小只與溫度有關(guān)，故增大壓強，K值不變，
故答案為：+1266；

C4(NH3)C3(O2)

C2(N2)C6(H2O)

；不變．

點評：本題考查了化學平衡的三部曲計算方法，影響平衡常數(shù)、化學反應速率、化學平衡的因素等應用，綜合性較大，題目難度中等．