Question

工业合成氨时将N₂和H₂按体积比为1：3通入合成塔中，在不同条件下达到平衡时，混合物中NH₃的含量（体积分数）如下表：

压强/Mpa NH3含量/% 温度/℃	0.1	10	20	30	60	100
200	15.3	81.5	86.4	89.9	95.4	98.8
300	2.2	52.0	64.2	71.0	84.2	92.6
400	0.4	25.1	38.2	47.0	65.2	79.8
500	0.1	10.6	19.1	26.4	42.2	57.5
600	0.05	4.5	9.1	13.8	23.1	31.4

（1）根据表中数据并应用化学平衡移动原理，分析为提高平衡混合物中NH₃的含量可采取的措施是

 

（多选或选错均不给分）
A．增大压强         B．减小压强
C．提高温度         D．降低温度
（2）根据表中数据，画出在30MPa下，NH₃的百分含量随温度的变化曲线图．  在实际生产中，控制温度在
500℃左右，其原因是

 

．
（3）若生产1mol NH₃时放出46.2kJ热量，写出合成氨的热化学方程式

 

．
（4）在500℃、30MPa条件下反应达到平衡时H₂的转化率为

 

；若在某条件下平衡混合物中NH₃的百分含量为a%，原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比为

 

（用含a的代数式表示）．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,热化学方程式,化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）看表的横行可知，在温度相同时，随着压强的增大，平衡混合物中氨的体积分数逐渐增大，压强增大平衡正向移动，说明正反应是一个分子数减小的反应，表格的纵行可知，在压强相同时，随着温度的升高，平衡混合物中氨的体积分数逐渐减小，平衡逆向移动，说明合成氨的反应是放热反应，据此答题；
（2）根据表格中的数据作图；但在500℃左右时催化剂的活性最大，所以选择采用500℃左右的温度；
（3）若生产1mol NH₃时放出46.2kJ热量，生成2mol氨气放热92.4KJ，反应为放热反应，反应的焓变为-92.4KJ/mol，依据热化学方程式书写得到；
（4）根据三行式分析相关数据，综合解题．

解答： 解：（1）看表的横行可知，在温度相同时，随着压强的增大，平衡混合物中氨的体积分数逐渐增大，压强增大平衡正向移动，说明正反应是一个分子数减小的反应，表格的纵行可知，在压强相同时，随着温度的升高，平衡混合物中氨的体积分数逐渐减小，平衡逆向移动，说明合成氨的反应是放热反应，故选：AD；
（2）根据表格中的数据作图，用描点法：，使用催化剂也能增大反应速率，但在500℃左右时催化剂的活性最大，所以选择采用500℃左右的温度，故答案为：；该温度时，催化剂的活性最大，有利于增大反应速率，提高产量；
（3）生成2mol氨气放热92.4KJ，反应为放热反应，反应的焓变为-92.4KJ/mol，反应的热化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g），△H=-92.4KJ/mol；
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g），△H=-92.4KJ/mol；
（4）N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g），
初起：1mol     3mol         0
变化：amol      3amol       2amol
平衡：（1-a）mol （3-3a）mol    2amol
此时氨的百分含量为：

2a

4-2a

=26.4，解之得a=0.42，所以达到平衡时H₂的转化率为

0.42×3

3

×100%=42%； 
     N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g），
初起：1mol     3mol         0
变化：xmol      3xmol       2xmol
平衡：（1-x）mol （3-3x）mol    2xmol
由平衡混合物中NH₃的百分含量为a%，则

2x

4-2x

=a%，解之得x=

2a

100+a

，所以原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比为4：（4-

4a

100+a

）=

100+a

100

，
故答案为：42%；

100+a

100

．

点评：本题考查了化学平衡的移动原理、影响化学反应速率的因素、热化学方程式的书写方法和转化率的相关问题，掌握基础是解题关键，题目较简单．