Question

【題目】氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農業生產、生活中有著重要作用，合成氨工業在國民生產中有重要意義。以下是關于合成氨的有關問題，請回答：

（1）若在一容積為2 L的密閉容器中加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2，在一定條件下發生反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，若在5分鐘時反應達到平衡，此時測得NH3的物質的量為0.2 mol。則前5分鐘的平均反應速率v(N2)＝________。平衡時H2的轉化率為________。

（2）平衡后，若要提高H2的轉化率，可以采取的措施有________。

A．加了催化劑 B．增大容器體積

C．降低反應體系的溫度 D．加入一定量N2

（3）若在0.5 L的密閉容器中，一定量的氮氣和氫氣進行如下反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，其化學平衡常數K與溫度T的關系如表所示：

T/℃	200	300	400
K	K1	K2	0.5

請完成下列問題：

①試比較K1、K2的大小，K1________K2(填“<”、“>”或“＝”)；

②下列各項能作為判斷該反應達到化學平衡狀態的依據是________(填序號字母)

A．容器內N2、H2、NH3的物質的量濃度之比為1∶3∶2

B．v(N2)正＝3v(H2)逆

C．容器內壓強保持不變

D．混合氣體的密度保持不變

③400℃時，反應2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化學平衡常數為________。當測得NH3、N2和H2物質的量分別為3 mol、2 mol和 1 mol時，則該反應的v(N2)正________v(N2)逆(填“<”、“>”或“＝”)。

（4）根據化學反應速率和化學平衡理論，聯系合成氨的生產實際，你認為下列說法不正確的是________。

A．化學反應速率理論可指導怎樣在一定時間內快出產品

B．勒夏特列原理可指導怎樣使用有限原料多出產品

C．催化劑的使用是提高產品產率的有效方法

D．正確利用化學反應速率和化學反應限度理論都可以提高化工生產的綜合經濟效益

Answer 1

【答案】0.01 mol·L－1·min－150%C、D＞C2＞C

【解析】

（1）5min達平衡，△c（NH3）=0.2mol÷2L=0.1mol/L，所以v（NH3）=0.1mol/L÷5min=0.02mol/（Lmin），根據反應速率之比等于系數之比，則前5分鐘的平均反應速率v（N2）=0.5×0.02mol/（Lmin）=0.01molL-1min-1；消耗氫氣是0.3mol，所以平衡時H2的轉化率為0.3mol/0.6mol×100%=50%；

（2）A．催化劑不改變平衡移動，無法提高H2的轉化率，故A錯誤；

B．增大容器體積，相當于減小壓強，平衡逆反應方向移動，氫氣的轉化率減小，故B錯誤；

C．反應為放熱反應，降低溫度，平衡向正反應移動，氫氣的轉化率提高，故C正確；

D．加入一定量N2，平衡向正反應方向移動，氫氣的轉化率提高，故D正確；

答案為CD；

（3）①該反應正反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，生成物濃度減小，反應物濃度增大，則K1＞K2；

②N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)△H＜0，反應是氣體體積減小的放熱反應，則

A．平衡濃度之比和起始量和變化量有關，容器內各物質的濃度之比等于計量數之比，不能證明正逆反應速率相等，故A錯誤；v(H2)正＝3v(H2)逆

B．正逆反應速率相等反應達到平衡狀態，因此應該是3v(N2)正=v(H2)逆，說明達到平衡狀態，故B錯誤；

C．反應前后氣體物質的量變化，當容器內壓強不變，氣體的物質的量不變，該反應達平衡狀態，故C正確；

D．如果是在密閉容器中反應，質量不變，體積不變，密度始終不變，故D錯誤；

答案為BC；

③400℃時，反應2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化學平衡常數K的值和反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常數互為倒數，所以反應2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化學平衡常數K=2；當測得NH3、N2和H2物質的量分別為3 mol、2 mol和 1 mol時，此時的濃度商Qc=＜K=2，說明反應正向進行，則該反應的v(N2)正＞v(N2)逆；

（4）A．根據影響化學反應速率的因素，可指導怎樣在一定時間內快出產品，故A正確；

B．結合影響化學平衡的因素，采用合適的外界條件，使平衡向正反應方向移動，可提高產率，故B正確；

C．催化劑影響反應速率，但不影響化學平衡，則無法提高產品產率，故C錯誤；

D．在一定的反應速率的前提下，盡可能使平衡向正反應方向移動，可提高化工生產的綜合經濟效益，故D正確；

答案為C。