Question

氨在国民经济中占有重要的地位．传统哈伯法合成氨工艺为N₂（g）+3H₂（g）

催化剂

高温高压

 2NH₃（g）△H＜0．若该反应在0.5L的定容密闭容器中进行．
（1）该反应的化学平衡常数表示式为K=

 

，升高温度，K值

 

（填“增大”“减小”或“不变”）．
（2）下列关于合成氨说法正确的是

 

（填字母）．
A．使用催化剂可以提高NH₃的产率
B．寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C．由于△H＜0，故合成氨反应一定能自发进行
D．从勒夏特列原理考虑，500℃比室温更有利于合成氨反应
（3）下列能判断该反应达到化学平衡状态的依据是

 

（填字母）．
A．每断裂1mol氮氮键同时断裂2mol氮氢键
B．混合气体中c（H₂）不变
C．3υ_逆（ H₂）=υ_正（N₂）
D．容器内混合气体的压强不随时间变化而变化
（4）已知400℃时该反应的K=0.5．投入原料反应一段时间后，测得N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应υ_逆（ N₂）

 

υ_正（N₂）（选填＜、＞、=、不能确定）
（5）在三个相同容器中各充入1molN₂和3molH₂，在不同条件下反应达到平衡，氨的体积分数随时间变化曲线如图．下列说法正确的是

 

．

A．图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且p₂＞p₁
B．图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响，且p₁＞p₂
C．图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响，且T₁＞T₂
D．图Ⅱ可能是同温同压下不同催化剂对反应的影响，且催化剂性能：1＞2．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,化学平衡状态的判断,体积百分含量随温度、压强变化曲线

专题：化学平衡专题

分析：（1）依据化学方程式书写平衡常数表达式，用生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物平衡浓度的幂次方乘积；反应是放热反应，升温平衡逆向进行；
（2）A．使用催化剂改变反应速率，不能改变化学平衡；
B．合适的催化剂加快反应速率，寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向；
C．由于反应△H＜0，△S＜0，高温下不能自发进行；
D．从勒夏特列原理考虑，500℃比室温更有利于合成氨反应是因为此温度下催化剂活性最大，具有一定的反应速率，升温平衡逆向进行；
（3）依据平衡状态标志是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变分析选项；
（4）依据浓度商计算和 平衡常数比较分析判断反应进行方向；
（5）A．增大压强平衡右移；
B．压强不同，平衡状态不同；
C．升高温度平衡逆向移动；
D．催化剂不影响平衡移动．

解答： 解：（1）N₂（g）+3H₂（g）

催化剂

高温高压

 2NH₃（g）△H＜0，平衡常数K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

，反应是放热反应，升高温度平衡逆向进行，平衡常数减小，
故答案为：

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

；减小；
（2）A．使用催化剂改变反应速率，不能改变化学平衡，不能提高NH₃的产率，故A不符合；
B．合适的催化剂加快反应速率，寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向，故B符合；
C．由于反应△H＜0，△S＜0，高温下不能自发进行，故C不符合；
D．从勒夏特列原理考虑，500℃比室温更有利于合成氨反应是因为此温度下催化剂活性最大，具有一定的反应速率，升温平衡逆向进行，故D不符合；
故选B；
（3）N₂（g）+3H₂（g）

催化剂

高温高压

 2NH₃（g），则
A．每断裂1mol氮氮键同时断裂2mol氮氢键，不符合反应正逆反应速率相同，应是每断裂1mol氮氮键同时断裂6mol氮氢键符合，故A错误；
B．混合气体中c（H₂）不变是平衡标志，故B正确；
C．化学反应速率之比等于化学方程式系数之比，是正反应速率之比，当υ_逆（ H₂）=3υ_正（N₂）反应达到平衡状态，故3υ_逆（ H₂）=υ_正（N₂）不能说明费用达到平衡状态，故C错误；
D．反应前后气体体积变化，容器内混合气体的压强不随时间变化而变化，说明反应达到平衡状态，故D正确；
故答案为：BD；
（4）若该反应在0.5L的定容密闭容器中进行，一段时间后，测得N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，N₂、H₂、NH₃的物质的量浓度分别为4mol/L、2mol/L、4mol/L时，Qc=

42

4×23

=0.5，所以该状态是平衡状态，正逆反应速率相等，故答案为：=；
（5）A．增大压强平衡右移，氨气的含量应增大，故A错误；
B．压强不同，平衡状态不同，不可能在同一平衡状态，故B错误；
C．升高温度平衡逆向移动，氨气的含量减小，故C错误；
D．催化剂不影响平衡移动，由图象可知催化剂性能，1＞2，故D正确．
故答案为：D．

点评：本题考查考查化学平衡移动的问题，侧重于化学平衡移动的综合考查，题目难度不大，注意把握平衡常数的意义．