题目内容
已知下列反应：①N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H=-92.4kJ?mol-1．
②4NH3（g）+5O2（g）
4NO（g）+6H2O（g）；△H＜0（1）在500℃、2.02×107Pa和铁催化条件下向一密闭容器中充入1molN2和3molH2，充分反应后，放出的热量______（填“＜”“＞”“=”）92.4kJ，理由是______．
（2）为有效提高氢气的转化率，可采取的措施有______；
A．降低温度 B．及时移出氨 C．增大压强 D．降低压强 E．循环利用和不断补充氮气
（3）反应②的化学平衡常数表达式K=______，温度降低时，K值______（填“增大”、“减小”或“无影响”）；
（4）在0.5L的密闭容器中，加入2.5mol N2 和 7.5mol H2，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气的总物质的量为6mol，则平衡时氮气的转化率=______．
【答案】分析：（1）N2和H2反应生成NH3的反应为可逆反应，可逆反应不能完全进行到底，反应物的转化率不能达到100%；
（2）依据化学平衡的影响因素和条件变化进行分析判断；因增大反应物的浓度，减少生成物的浓度，增大压强，降低温度工业合成氨反应向正反应方向移动，氢气的转化率提高，但在实际生产中不能用低温，因为温度低化学反应速率慢；
（3）平衡常数的计算方法列式计算；平衡常数随温度变化；
（4）结合化学平衡的三段式列式计算．
解答：解：（1）N2和H2反应生成NH3的反应为可逆反应，反应为：N2+3H2
2NH3，可逆反应不能完全进行到底，反应物的转化率不能达到100%，此温度下的1molN2和3molH2放在一密闭容器中，不能生成2molNH3，则反应放出的热量小于92.0kJ，
故答案为：＜；N2和H2反应生成NH3的反应为可逆反应，可逆反应不能完全进行到底；
（2）为有效提高氢气的转化率，可采取的措施有：
A、反应是放热反应，降温平衡正向进行，氢气转化率增大，但在实际生产中不能用低温，因为温度低化学反应速率慢，故A不符合；
B、及时移出氨气，能提高氢气的转化率，故B符合；
C、增大压强平衡向气体体积减小的反应方向进行，氢气转化率增大，故C符合；
D、降低压强，平衡向气体体积增大的反应方向进行，氢气转化率减小，故D不符合；
E、循环利用和不断补充氮气，能提高氢气转化率，故E符合；
故答案为：BCE；
（3）4NH3+5O2
4NO+6H2O，
该反应的平衡常数K=
；因工业合成氨反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，化学平衡常数增大，
故答案为：
；增大；
（4）依据化学平衡三段式列式计算：设氮气转化物质的量为x
N2 +3H2=2NH3
起始量（mol） 2.5 7.5 0
变化量（mol） x 3x 2x
平衡量（mol） 2.5-x 7.5-3x 2x
平衡混合气的总物质的量为6mol，对应的相对分子质量：2.5-x+7.5-3x+2x=6
解得x=2，
则N2转化率为
×100%=80%，
故答案为：80%．
点评：本题考查了可逆反应、化学平衡常数、化学平衡影响因素判断、化学平衡计算等，试题的综合性较强，难度中等．
（2）依据化学平衡的影响因素和条件变化进行分析判断；因增大反应物的浓度，减少生成物的浓度，增大压强，降低温度工业合成氨反应向正反应方向移动，氢气的转化率提高，但在实际生产中不能用低温，因为温度低化学反应速率慢；
（3）平衡常数的计算方法列式计算；平衡常数随温度变化；
（4）结合化学平衡的三段式列式计算．
解答：解：（1）N2和H2反应生成NH3的反应为可逆反应，反应为：N2+3H2
2NH3，可逆反应不能完全进行到底，反应物的转化率不能达到100%，此温度下的1molN2和3molH2放在一密闭容器中，不能生成2molNH3，则反应放出的热量小于92.0kJ，故答案为：＜；N2和H2反应生成NH3的反应为可逆反应，可逆反应不能完全进行到底；
（2）为有效提高氢气的转化率，可采取的措施有：
A、反应是放热反应，降温平衡正向进行，氢气转化率增大，但在实际生产中不能用低温，因为温度低化学反应速率慢，故A不符合；
B、及时移出氨气，能提高氢气的转化率，故B符合；
C、增大压强平衡向气体体积减小的反应方向进行，氢气转化率增大，故C符合；
D、降低压强，平衡向气体体积增大的反应方向进行，氢气转化率减小，故D不符合；
E、循环利用和不断补充氮气，能提高氢气转化率，故E符合；
故答案为：BCE；
（3）4NH3+5O2
4NO+6H2O，该反应的平衡常数K=
；因工业合成氨反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，化学平衡常数增大，故答案为：
；增大；（4）依据化学平衡三段式列式计算：设氮气转化物质的量为x
N2 +3H2=2NH3
起始量（mol） 2.5 7.5 0
变化量（mol） x 3x 2x
平衡量（mol） 2.5-x 7.5-3x 2x
平衡混合气的总物质的量为6mol，对应的相对分子质量：2.5-x+7.5-3x+2x=6
解得x=2，
则N2转化率为
×100%=80%，故答案为：80%．
点评：本题考查了可逆反应、化学平衡常数、化学平衡影响因素判断、化学平衡计算等，试题的综合性较强，难度中等．
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2NH3(g)；ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。（12分）已知下列反应：
① N2(g)+3H2(g) 
2NH3(g)；ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。
② 4NH3(g)+5O2(g)=====4NO(g)+6H2O(g)；ΔH<0
（1）在500℃、2.02×107Pa和铁催化条件下向一密闭容器中充入1molN2和3molH2,充分反应后，放出的热量______(填“<”“>”“=”)92.4kJ，理由是______________________________ ____；
（2）为有效提高氢气的转化率，理论上可采取的措施有__________；
| A．降低温度 | B．最适合催化剂活性的适当高温 | C．增大压强 | D．降低压强 |
（3）反应②的化学平衡常数表达式K=________________________，
温度降低时，K值______________（填“增大”、“减小”或“无影响”
）；（4）在0.5L的密闭容器中，加入2.5mol N2和 7.5mol H2，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气的总物质的量为6 mol，则平衡时氮气的转化率=
① N2(g)+3H2(g) 
2NH3(g)；ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。