Question

合成氨的反应原理为：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
（1）合成氨工业中采取的下列措施中可用勒夏特列原理解释的是______（填序号）．
A．采用较高压强（20～50Mpa）  B．采用500℃的高温
C．用铁触媒作催化剂          D．生成的氨液化分离，N₂、H₂循环压缩到合成塔中
（2）如下图所示，将6mol N₂和14mol H₂充入一容积可变的密闭容器中发生反应．
反应开始时可滑动的活塞的位置如图1所示，当反应达到平衡时，活塞位置如图2所示．则达到平衡时，N₂的转化率为______；该条件下反应的平衡常数为______．

（3）体积为100mL、浓度为0.1mol?L^-1的两种溶液：A．NaOH溶液；B．氨水
①两种溶液相比较，______中水的电离程度大．（填序号，下同）
②用相同浓度的盐酸中和两种溶液至中性，______消耗的盐酸多．
③加水稀释两种溶液至pH为10，______加入的水的体积大．

Answer 1

【答案】分析：（1）勒夏特列原理适用的对象应存在可逆过程，如与可逆过程无关、与平衡移动无关，则不能用勒夏特列原理解释，合成氨工业中平衡移动使反应物转化率与产率提高，才可以用勒夏特列原理解释；
（2）同温同压下，体积之比等于物质的量之比，据此计算平衡后反应混合气体的物质的量，利用差量法计算参加反应的氮气的物质的量，再根据转化率定义计算；
利用三段式计算平衡时各组分的物质的量，计算各组分平衡浓度，代入平衡常数表达式计算；
（3）①溶液碱性越强，水的电离程度越小；
②两种碱的物质的量相等，要恰好中和两种碱，则使用酸的量与碱的物质的量相等，要使混合溶液呈中性，则弱碱使用酸的量少；
③一水合氨是弱电解质，在溶液中只有部分电离．
解答：解：（1）A．增大压强平衡向正反应移动，原料利用率提高，氨气产率增大，可以用勒夏特列原理，故A正确；
B．该反应正反应为放热反应，采用500℃的高温，利用平衡向逆反应进行，反应物转化率与产物的产率降低，主要考虑反应速率与催化剂活性，不能用勒夏特列原理，故B错误；
C．用铁触媒作催化剂，加快反应速率，不影响平衡移动，不能用勒夏特列原理，故C错误；
D．生成的氨液化分离，N₂、H₂循环压缩到合成塔中，利用反应向正反应进行，能用勒夏特列原理，故D正确；
故选AD；
（2）同温同压下，体积之比等于物质的量之比，故平衡后混合气体的总的物质的量为：（6mol+14mol）×=16mol，混合气体物质的量减少（6mol+14mol）-16mol=4mol，则：
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g） 物质的量减少△n
1                                  2
n（N₂）                              4mol
故n（N₂）=4mol×=2mol，故氮气的转化率为×100%=33.3%，

           N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
开始（mol）：6       14       0
变化（mol）：2       6        4
平衡（mol）：4       8        4
氮气、氢气、氨气的平衡浓度分别为0.5mol/L、1mol/L、0.5mol/L，
故平衡常数k==0.5，
故答案为：33.3%；0.5；
（3）①相同浓度的NaOH溶液与氨水，NaOH溶液的碱性更强，水的电离程度减小，氨水的碱性减弱，水的电离程度更大，故选B；
②氯化钠为强酸强碱盐其溶液呈中性，要使氢氧化钠盐酸混合溶液呈中性，则需要盐酸的物质的量等于氯化钠的物质的量，氯化铵为强酸弱碱盐其溶液呈酸性，要使氨水盐酸混合溶液呈中性，则需要盐酸的物质的量应该稍微小于氨水的物质的量，所以中和等物质的量的氢氧化钠和氨水且使其溶液呈中性，氢氧化钠需要盐酸的物质的量应该大于氨水，故选A；
③一水合氨是弱电解质，溶液中存在电离平衡，等物质的量浓度的氢氧化钠和氨水溶液，氢氧化钠溶液的pH大于氨水，要使稀释后溶液的pH相等，则氢氧化钠溶液加入的水体积大于氨水，故选A．
点评：本题考查化学平衡影响因素即有关计算、电解质的电离等，难度中等，（3）③为易错点，容易按定式思维解答（pH值相等的氢氧化钠溶液与氨水，稀释后pH相等）．