Question

【题目】氨气有广泛用途，工业上利用反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H<0合成氨，其基本合成过程如下：

（1）某小组为了探究外界条件对反应的影响，以c0 mol/L H2参加合成氨反应，在a、b两种条件下分别达到平衡，如图A。

①a条件下，0～t0的平均反应速率v(N2)=___________mol·L-1·min-1。

②相对a而言，b可能改变的条件是______________________________。

③在a条件下t1时刻将容器体积压缩至原来的1/2，t2时刻重新建立平衡状态。请在答题卡相应位置画出t1～t2时刻c(H2)的变化曲线________。

（2）某小组往一恒温恒压容器充入9 mol N2和23 mol H2模拟合成氨反应，图B为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系图。若体系在T2、60MPa下达到平衡。

① 此时N2的平衡分压为__________MPa，H2的平衡分压为___________MPa。(分压＝总压×物质的量分数)

② 列式计算此时的平衡常数Kp=____。(用平衡分压代替平衡浓度计算，结果保留2位有效数字)

（3）分离器中的过程对整个工业合成氨的意义是_____________________。

Answer 1

【答案】 (c0-c1)/300t0 增大c(N2) 9 15 0.043(Mpa)-2 及时分离出液氨，c(NH3)减小，使平衡往生成NH3的方向移动，增大原料利用率(或NH3产率)。

【解析】(1)①a条件下，0～t0的平均反应速率v(N2)= v(H2)= ×=×=mol/(L·min)，故答案为： ；

②a、b氢气起始浓度相同，b到达平衡的时间缩短，说明反应速率增大，平衡时氢气的浓度减小，说明平衡正向移动，所以改变的条件是增大c(N2)，故答案为：增大c(N2)；

③在a条件下t1时刻将容器体积压缩至原来的，t2时刻重新建立平衡状态，t1时刻变成2c1，t1～t2时刻的趋势逐渐减小，终点达到新的平衡时浓度大于c1，，故答案为：；

(2)①若体系在T2、60MPa下达到平衡，相同温度下，气体的体积分数等于其物质的量分数，

设平衡时n(NH3)=xmol，

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

开始(mol) 923 0

反应(mol) 0.5x1.5x x

平衡(mol)9-0.5x 23-1.5x x

平衡时氨气体积分数=×100%=60%，x=12，氮气分压=×60MPa=9MPa；氨气的分压=60%×60MPa=36MPa，氢气分压=60MPa-9MPa-36MPa=15MPa，此时的平衡常数Kp==0.043(MPa)-2，故答案为：9；15；0.043(MPa)-2；

(3)分离器中的过程是分离出氨气促进平衡正向进行，及时分离出液氨，c(NH3)减小，使平衡往生成NH3的方向移动，增大原料利用率(或NH3产率)；故答案为：及时分离出液氨，c(NH3)减小，使平衡往生成NH3的方向移动，增大原料利用率(或NH3产率)。