Question

【题目】氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，合成氨工业在国民生产中有重要意义。以下是关于合成氨的有关问题，请回答：

（1）若在一容积为2 L的密闭容器中加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2，在一定条件下发生反应： N2(g) ＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，若在5分钟时反应达到平衡，此时测得NH3的物质的量为0.2 mol。则前5分钟的平均反应速率v(N2)＝________。

（2）平衡后，若要提高H2的转化率，可以采取的措施有________。

A．加了催化剂 B．增大容器体积 C．降低反应体系的温度 D．加入一定量N2

（3）若在0.5 L的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，其化学平衡常数K与温度T的关系如表所示：

T/℃	200	300	400
K	K1	K3	0.5

请完成下列问题：

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

②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是________(填序号字母)

A．容器内N2、H2、NH3的物质的量浓度之比为1∶3∶2

B．v(H2)正＝3v(H2)逆

C．容器内压强保持不变

D．混合气体的密度保持不变

③400℃时，反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化学平衡常数为________。当测得NH3、N2和H2物质的量分别为3 mol、2 mol和 1 mol时，则该反应的v(N2)正________v(N2)逆(填“<”、“>”或“＝”)。

（4）根据化学反应速率和化学平衡理论，联系合成氨的生产实际，你认为下列说法不正确的是________。

A．化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品

B．勒夏特列原理可指导怎样使用有限原料多出产品

C．催化剂的使用是提高产品产率的有效方法

D．正确利用化学反应速率和化学反应限度理论都可以提高化工生产的综合经济效益

Answer 1

【答案】 0.01 mol·L－1·min－1 C、D > C 2 > C

【解析】（1）5min达平衡，△c（NH3）=0.1mol/L，所以v（NH3）=，根据反应速率之比等于系数之比，则v（N2）=×0.02mol/（Lmin）=0.01mol/（Lmin）；

故答案为：0.01mol/（Lmin）；

（2）A、加催化剂只能改变化学速率，不能改变化学平衡，即不能提高转化率，A错误；B、增大容器的体积，容器内压强减小，平衡向左移动，H2的转化率减小，B错误；C、降低温度，平衡向放热反应方向移动，即正反应方向移动，H2的转化率增大，C正确；D、加入一定量N2，平衡向右移动，H2的转化率增大，D正确。

故答案为：C、D;

（3）①该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，生成物浓度减小，反应物浓度增大，所以K1＞K2。

故答案为：＞；

②A、容器内各物质的浓度之比等于计量数之比，不能证明正逆反应速率相等，故A错误；B、不同物质的正逆反应速率之比等于其计量数之比是平衡状态，3υ（N2）（正）=υ（H2）（逆）是平衡状态，故B错误；C、容器内压强不变，气体的物质的量不变，该反应达平衡状态，故C正确；D、如果是在密闭容器中反应，质量不变，体积不变，密度始终不变，故D错误。

故答案为：C；

③400℃时，反应2NH3（g）N2（g）+3H2（g）的化学平衡常数K的值和反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）的平衡常数呈倒数，所以K= =2；

容器的体积为0.5L，NH3和N2．H2的物质的量浓度分别为：6mol/L、4mol/L、2mol/L，400℃时，浓度商Qc= ＜K=2，说明反应正向进行，因此有v（N2）正＞v（N2）逆；

故答案为：2；＞；

（4）加催化剂只能改变化学速率，可以通过加催化剂缩短生产时间，提高生产效率；但催化剂不能改变使化学平衡移动，所以不能改变转化率、产率。故C错误。