Question

工业上合成氨的化学反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△=-92.4kJ/mol、△s=-98.3J/（mol?K），在容积为10L的密闭容器中，通入4mol N₂和12mol H₂，在一定条件下进行反应，4s后达到平衡状态，此时N₂的浓度为0.2mol/L．试通过计算回答下列问题：
（1）温度为500K时，该反应

 

（填“能”或“不能”自发进行）；反应进行到平衡状态时△H-T△S=

 

．
（2）用N₂表示的4s内化学反应的平均速率是

 

．
（3）该条件下N₂的最大转化率为

 

，此时混合气体中NH₃的体积分数是

 

．
（4）为了提高氨气的产率，可以选择的方法是

 

（填序号多选，少选不得分）
①升高温度②增大压强③使用催化剂④及时分离出NH₄．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,反应速率的定量表示方法

专题：化学平衡专题,化学反应速率专题

分析：（1）△G=△H-T△S＜0时，反应能够自发进行，据此分析；
（2）根据n=cV计算出达到平衡时氮气的物质的量，据v=

△c

△t

求反应速率；
（3）分别计算出氮气的转化率、混合气体中氨气的体积分数；
（4）根据温度、压强对化学平衡的影响进行解答．

解答： 解：（1）△G=△H-T△S=-92.4×1000J/mol-[-98.3J/（mol?K）]×500K=-43250kJ/mol＜0，所以该反应能够自发进行；△H-T△S=0时反应达到平衡状态，
故答案为：能；0；
（2）达到平衡时N₂的浓度为0.2mol/L，平衡时氮气的物质的量为：n（N₂）=0.2mol/L×10L=2mol，达到平衡时消耗氮气的物质的量为：4mol-2mol=2mol，
                            N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△n
                             1       3        2       2
   起始量（物质的量）         4       12       0
   转化量（物质的量）         2       6         4       4
   平衡量（物质的量）         2       6         4       4
v（N₂）=

2mol 10L

4s

=0.05mol/（L?s），故答案为：0.05mol/（L?s）；
（3）n（NH₃）=4mol，该条件下N₂的最大转化率为：

2mol

4mol

×100%=50%；
此时混合气体中NH₃的体积分数是：

4mol

2mol+6mol-4mol

×100%=25%；
故答案为：50%；25%；
（4）要提高氨的产率，需要使平衡向着正向移动，该反应为放热、气体体积减小的可逆反应，则低温、高压条件下有利于平衡向着正向移动，及时分离出氨气，有利于提高氨气的产率，
故答案为：②④．

点评：本题考查了化学反应速率、化学平衡的影响因素、化学平衡的计算等知识，题目难度中等，注意掌握影响化学反应速率、化学平衡的因素，试题充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．