题目内容
【题目】合成氨工业的核心反应是:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=QKJ/mol,能量变化如图所示,回答下列问题:
(1)在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1和E2的变化是:E1(填“增大”,、“减小”、“不变”,下同);E2-E1_______。
(2)在500℃、2×107Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5 molN2和l.5 mol H2,充分反应后,放出的热量____46.2KJ。(填“<”、“>”或“=”)
(3)关于该反应的下列说法中,正确的是_____
A.△H>0,气体分子数目增多
B.△H>0,气体分子数目减少
C.△H<0,气体分子数目增多
D.△H<0 ,气体分子数目减少
(4)将一定量的N2(g)和H2(g)放入1L 密闭容器中,在500℃ 、2×l07 Pa下达到平衡,测得N2为0.10 mol, H2为0.30 mol, NH3为0.10 mol。计算该条件下达到平衡时H2的转化率_____。若升高温度,K值变化_______(填“增大”、“减小”或“不变)。
(5)在上述(4)反应条件的密闭容器中欲提移合成氨中H2的转化率,下列措施可行的_____(填字母)。
A.向容器中按原比例再充入原料气 B.向容器中再充入惰性气体
C.改变反应的催化剂 D.分离出氨气
【答案】 减小 不变 < D 33.3% AD
【解析】试题分析:(1)加入催化剂,降低反应的活化能,则E1和E2都减小,但是不会改变反应的焓变,所以E2-E1不变,故答案为:减小;不变;
(2)当0.5mol N2和1.5mol H2完全反应时,才能放出46.2kJ的热量,但反应为可逆反应,不能完全进行,则密闭容器中充入0.5mol N2和1.5mol H2,充分反应后,放出的热量小于46.2kJ;
(3)N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H=QKJmol-1 ,图象分析可知反应是放热反应△H<0,反应前后是气体体积减小的反应,△S<0;故答案为D;
(4)根据化学方程式和三段式列式计算:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
初始浓度; 0.6 0.45 0
变化浓度:0.5 0.15 0.1
平衡浓度:0.1 0.3 0.1
该条件下H2的转化率=×100%≈33.3%,反应是放热反应,升温平衡逆向进行,平衡常数减小;
(5)根据化学平衡:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),反应是气体体积减小的放热反应,欲提高H2的转化率,平衡正向进行;A.向容器中按原比例再充入原料气,则压强增大,平衡向右移动,氢气的转化率增大,故A正确;B.向容器中再充入惰性气体,则各组分浓度不变,平衡不移动,氢气的转化率不变,故B错误;C.改变反应的催化剂,不影响平衡的移动,氢气的转化率不变,故C错误;D.液化生成物分离出氨,平衡向右移动,氢气的转化率增大,故D正确;故答案为AD。
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