Question

(17分)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= -92.4 kJ/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 （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： 。（3分）

（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

① K1的表达式：K1＝ 。（3分）

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 。

（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 (填序号)（3分）

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 （填“增大”、“减小”或“不变”）。

 

Answer 1

（1）②③(2分)

（2）T2<T1(2分)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T2<T1(3分)

（3）①；(3分) ②（Ⅰ）0.16mol·L-1·min-1;(2分)

（Ⅱ）D;(3分) （Ⅲ）减小(2分)

【解析】

试题分析：（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=，故答案为：；②（Ⅰ）v（CO2）==0.16mol/（L?min），故答案为：0.16mol?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．

考点：勒沙特列原理，平衡移动，化学平衡常数，等效平衡，化学平衡图像的分析。