Question

【题目】已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=92.4 kJ·mol1。请回答：

（1）合成氨工业中采取的下列措施可以用勒夏特列原理解释的是______（填字母）。

a．用铁作催化剂加快化学反应速率

b．采用较高压强（20 Mpa~50 MPa）

c．增大N2的浓度提高H2的转化率

d．合成氨时采用循环操作

e．加热到500℃

（2）合成氨反应达到平衡时，用H2表示的正反应速率为v正(H2)，用NH3表示的逆反应速率为v逆(NH3)，二者满足的关系式为_______________。

（3）当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件（不改变N2、H2和NH3的量），反应速率与时间的关系如图所示。图中tl时引起平衡移动的条件可能是____________。其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是____________。

（4）温度为T℃时，将2 mol H2和1 mol N2加入0.5 L密闭容器中，充分反应后测得N2的转化率为50%。则平衡时H2的浓度为____________。

（5）当温度升高时，反应的化学平衡常数K值_________（填“增大”“减小”或“无影响”）。

Answer 1

【答案】（1）bc （2）2v正(H2)=3v逆(NH3)

（3）增大压强 t2~t3 （4）1 mol·L1

（5）减小

【解析】N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=92.4 kJ/mol；反应是放热反应，反应前后气体体积减小。

（1）a．用铁作催化剂加快化学反应速率，催化剂不能使平衡移动，使用催化剂是为了加快化学反应速率，用勒夏特列原理无法解释，故错误；b．采用较高压强（20 Mpa~50 MPa），合成氨是气体体积减小的反应，加压至20 Mpa~50 MPa，有利于化学平衡正向移动，有利于氨的合成，故正确；c．增大N2的浓度平衡正向移动，提高H2的转化率，故正确；d．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率，但不能用勒夏特列原理解释；e．合成氨是放热反应，升温会使平衡逆向移动，降低转化率，升温的目的是为了保证催化剂的催化活性，加快化学反应速率，不能用勒夏特列原理解释，故错误；故选bc。

（2）可逆反应达到平衡状态时，氢气的正反应速率与氨气的逆反应速率之比等于其计量数之比，所以二者的关系式为2v正(H2)=3v逆(NH3)。

（3）由反应速率与时间关系图像可知，t1时正逆反应速率都增大，平衡正向移动，引起平衡移动的条件可能是增大压强；t3时刻正逆反应速率均迅速增大，但是平衡逆向进行，所以氨气的百分含量是减小的，即表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是t2~t3。

（4）由题意得，平衡时N2的浓度为=1 mol·L1。

N2(g) +3H2(g)2NH3(g)

初始浓度（mol·L1） 2 4 0

变化浓度（mol·L1） 1 3 2

平衡浓度（mol·L1） 1 1 2

则平衡时氢气浓度为1 mol·L1。

（5）已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=92.4 kJ·mol1，反应是放热反应，升温平衡逆向进行，平衡常数减小。