Question

合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义．其原理为：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol   据此回答以下问题：
（1）合成氨工业采取的下列措施中，不能用勒沙特列原理解释的是

②③

（填序号）．
①反应压强为20Mpa～50Mpa   ②500℃的高温    ③铁触媒作催化剂   ④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．
（2）一定条件下NH₃的平衡体积分数随n（N₂）变化如图所示（T-温度）．则T₂

＜

T₁（填＞、=、＜），判断的依据是：

合成氨反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，NH₃的体积分数下降，所以T₁＞T₂

（3）合成氨气所需的氢气可以由水煤气分离得到．涉及反应信息如下：
反应一：C（s）+H₂O（g）?H₂（g）+CO（g） 　 平衡常数K₁
反应二：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）  平衡常数K₂
①K₁的表达式：K₁=

c(H2)?c(CO)

c(H2O)

．

②将一定量的H₂O（g）和CO（g）分别通入到体积为1L的密闭容器中，在不同条件下进行反应，得到以下三组数据：

实验组别	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		H2O	CO	H2	CO
1	650	1	2	0.8	1.2	5
2	900	0.5	1	0.2	0.8	3
3	T	a	b	c	d	t

（Ⅰ）实验1中，用CO₂表示反应开始到平衡的平均反应速率为

0.16 mol?L^-1?min^-1

（Ⅱ） 在实验3，当a=0.5、b=1时，要使c、d数据与实验2相同，且t＜3，可以采取的措施为

D

（填序号）
A．其它条件不变温度T＜900℃B．其它条件不变温度T＞900℃
C．充入一定量氖气                    D．使用高效催化剂
（Ⅲ）对于反应二，当升高温度时K₂

减小

（填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析：（1）从化学平衡角度考虑，应使平衡向正反应方向移动，有利于提高氨气的产率，据此进行分析；
（2）合成氨是放热反应，根据图象中氨气的体积分数数据及平衡移动原理进行判断即可；
（3）①根据化学平衡常数的表达式完成；
②（Ⅰ）利用化学反应速率的计算公式及题中数据进行计算；
（Ⅱ）从等效平衡的角度分析；
（Ⅲ）根据实验1、2，利用等效平衡判断该反应为放热，然后根据温度对平衡的影响．

解答：解：（1）①反应压强为20Mpa～50Mpa，增大压强，平衡向着正向移动，所以能够用勒夏特列原理解释，故①错误；
②500℃的高温，升高温度平衡向着吸热方向移动，该反应放热，升高温度，向着逆向移动，不能够用勒夏特列原理解释，故②正确；
③铁触媒作催化剂，可以加快反应速率，化学平衡不一定，所以③不能用勒夏特列原理解释，故③正确；
④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，减少生成物，平衡向着正向移动，④能够用勒夏特列原理解释，故④错误；
故选②③；
（2）由于合成氨反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，NH₃的体积分数下降，所以T₁＞T₂，
故答案为：T₂＜T₁；   合成氨反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，NH₃的体积分数下降，所以T₁＞T₂；
（3）C（s）+H₂O（g）?H₂（g）+CO（g）反应中，C是固体，所以该反应的平衡常数K₁=

c(H2)?c(CO)

c(H2O)

，故答案为：

c(H2)?c(CO)

c(H2O)

；　　
②（Ⅰ）v（CO₂）=

0.8mol/L

5min

=0.16mol/（L?min），故答案为：0.16 mol?L^-1?min^-1； 
（Ⅱ）实验3要达到与实验2等效的平衡状态，但到达平衡的时间短，故采取的措施要使得反应速率快，但平衡不移动，所以D正确，故选D；
（Ⅲ） 由实验1、2，利用等效平衡判断该反应为放热，升高温度，平衡向吸热的方向移动即逆向移动，所以平衡常数减小，故答案为：减小．

点评：本题考查较综合，涉及化学平衡的计算、影响反应速率及平衡的因素、平衡的判定、化学平衡图象等，注重高考常考查点的考查，注意图象的分析，题目难度中等．