Question

合成氨工業對國民經濟和社會發展具有重要的意義。其原理為：

，據此回答以下問題：

（1）①該反應的化學平衡常數表達式為K=                               。

②根據溫度對化學平衡的影響規律可知，對于該反應，溫度越高，其平衡常數的值越       。

（2）某溫度下，若把10 mol N₂與30 mol H₂置于體積為10 L的密閉容器內，反應達到平衡狀態時，測得混合氣體中氨的體積分數為20％，則該溫度下反應的K=          (可用分數表示)。

能說明該反應達到化學平衡狀態的是          (填字母)。

a．容器內的密度保持不變          b．容器內壓強保持不變

c．v_正(N₂)=2v_逆(NH₃)              d．混合氣體中c(NH₃)不變

（3）對于合成氨反應而言，下列有關圖像一定正確的是(選填序號)             。

（4）相同溫度下，有恒容密閉容器A和恒壓密閉容器B，兩容器中均充入1 mol N₂和3 mol H₂，此時兩容器的體積相等。在一定條件下反應達到平衡狀態，A中NH₃的體積分數為a，放出熱量Q₁kJ；B中NH₃的體積分數為b，放出熱量Q₂kJ。則：a       b(填“＞”、“＜”或“=”，下同)，Q₁         Q₂，Q₁          92．4。

 

Answer 1

【答案】

（1）①      （2分）       ②�。�1分）

（2）1/12 （2分）  bd （2分） （3）ac （2分）  （4）< （2分）  <  （2分） <（2分）

【解析】

試題分析：（1）①K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，則K=c²(NH₃)/c(N₂)c³(H₂)②該反應為熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，則平衡常數K減小，溫度越高，K越小。

N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）

開始 1        3        0

轉化 x        3x       2x

平衡1-x      3-3x      2x

平衡混合氣體中氨的體積分數為20%，2x/(1−x+3−3x+2x)×100%=20% 解得x=1/3,平衡常數K=1/12；    由平衡的特征“等”、“定”可判定平衡，則a．容器的體積、氣體的質量始終不變，則容器內的密度保持不變，不能判斷平衡，故a錯誤；b．該反應為反應前后體積不等的反應，則容器內壓強保持不變，達到平衡，故b正確；c．υ_正（N₂）=2υ_逆（NH₃），正逆反應速率不等，反應沒有達到平衡，故c錯誤；  d．混合氣體中 c（NH₃）不變，為平衡的特征，達到平衡，故d正確；（3）a．先出現拐點的先達到平衡，則T₂大，溫度高，平衡逆向移動，與圖象一致，故a正確；b．平衡時濃度不一定相等，平衡濃度取決起始濃度和轉化率，圖象表示錯誤，故b錯誤；c．使用催化劑加快反應速率，對平衡無影響，平衡時物質的濃度不變，與圖象一致，故c正確；（4）恒容密閉容器A，反應達到平衡狀態，A中NH₃的體積分數為a，放出熱量Q₁kJ，而恒壓密閉容器B，均充入1mol N2和3molH2，反應發生后總物質的量減少，由pV=nRT可知，相對于A來說，相當于B加壓，則平衡正向移動，氨氣的體積分數變大，所以a＜b，B中放出的熱量對，則Q₁＜Q₂，熱化學方程式中反應熱為完全反應放出的熱量，而A中不能完全轉化，放出的熱量少，則Q₁＜92．4。

考點：化學平衡的計算；化學平衡常數的含義；化學反應速率的影響因素；化學平衡狀態的判斷；體積百分含量隨溫度、壓強變化曲線；轉化率隨溫度、壓強的變化曲線。