Question

合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义．根据已学知识回答下列问题：
（1）对于密闭容器中的反应：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H＜0，673K，30MPa下n（NH₃）和n（H₂）随时间变化的关系如右下图所示．
下列叙述正确的是

 

（填选项）．
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到平衡
C．点d（t₁时刻）和点e（t₂时刻）处n（N₂）不一样
D．其他条件不变，773K下反应至t₁时刻，n（H₂）比上图中d点的值大
（2）已知N₂（g）+3H₂ （g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1
①合成氨工业采取的下列措施不可用平衡移动原理解释的是

 

（填选项）．
A．采用较高压强（20MPa～50MPa）
B．采用500℃的高温
C．用铁触媒作催化剂
D．将生成的氨液化并及时从体系中分离出来
②合成氨工业中采用了较高压强（20MPa～50MPa），而没有采用100MPa或者更大压强，试解释没有这么做的理由

 

．
③在容积均为2L（容器体积不可变）的甲、乙两个容器中，分别加入2molN₂、6molH₂和1molN₂、3molH₂，在相同温度、催化剂下使其反应．最终达到平衡后，两容器N₂转化率分别为α_甲、α_乙，则甲容器中平衡常数表达式为

 

（用含α_甲的代数式表示，化简为最简式），此时α_甲

 

α_乙（填“＞”、“＜”“=”）．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡移动原理,化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）在N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）反应中，随着反应的进行，反应物的物质的量逐渐减少，生成物的物质的量逐渐增多，当达到平衡状态时，反应物的生成物的物质的量不再改变，曲线为水平直线，以此判断题中各项；
（2）①勒沙特列原理是如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动，勒沙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，则不能用勒沙特列原理解释；
②考虑工业生产成本和技术问题；
③根据三段式计算各组分的浓度，再根据平衡常数计算公式计算．

解答： 解：（1）A．随着反应的进行，反应物的浓度之间减小，反应速率逐渐减小，则a点的正反应速率比b点大，故A正确；
B．c点反应物和生成物物质的量仍在变化，没有达到平衡状态，故B错误；
C．d点和e点都处于平衡状态，n（N₂）不变，d点和e点n（N₂）相等，故C错误；
D．该反应正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应移动，氢气的物质的量增大，故D正确；
故答案为：A、D；
（2）①A、高于常压，增大压强，化学平衡会正向移动，有利于氨气的合成，能用勒沙特列原理解释，故错误；
B、500℃的高温，不有利于氨气的合成，但是可以提高催化剂的催化活性，不能用勒沙特列原理解释，故正确；
C、铁触媒作催化剂，不会引起化学平衡的移动，不能用勒沙特列原理解释，故正确；
D、将生成的氨液化并及时从体系中分离出来，未反应的N₂、H₂循环到合成塔中，都会使得化学平衡正向移动，有利于氨的合成，能用勒沙特列原理解释，故错误；
故选B、C；
②虽然增大压强，化学平衡会正向移动，有利于氨气的合成，但是压强越大，消耗的动力越大，对设备的要求越高，而总体经济效益提高不大，
故答案为：压强越大，消耗的动力越大，对设备的要求越高，而总体经济效益提高不大；
③N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始（mol/L）    1        3        0
变化（mol/L）    x        3x       2x
平衡（mol/L）    1-x      3-3x     2x
N₂转化率分别为α_甲=

x

1

，x=α_甲，
平衡常数K=

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

=

(2x)2

(1-x)×(3-3x)3

=

4α甲2

27(1-α甲)4

，
甲的压强大于乙的压强，平衡右移，N₂转化率增大，故α_甲＞α_乙，
故答案为：

4α甲2

27(1-α甲)4

；＞．

点评：本题考查较综合，涉及化学平衡的计算、影响平衡的因素等，注重高考常考查点的考查，题目难度中等．