题目内容

10．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=-92.4kJ/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②③（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T2T2＜T1T1（填＞、=、＜），判断的依据是：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）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
①K1的表达式：K1=$\frac{c（H2）c（CO）}{c（H2O）}$．
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
H2OCOH2CO
1650120.81.25
29000.510.20.83
3Tabcdt
（Ⅰ）实验1中，用CO2表示反应开始到平衡的平均反应速率为0.16mol•L-1•min-1．
（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D（填序号） 
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减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．

分析 （1）对于可逆反应来说，改变条件能影响平衡移动的就能用平衡移动原理解释，否则不能用平衡移动原理解释；
（2）该反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则氨气体积分数降低；
（3）①$\frac{c（H2）c（CO）}{c（H2O）}$；
（Ⅰ）实验1中，用CO表示反应开始到平衡的平均反应速率=$\frac{\frac{2-1.2}{1}}{5}$mol/（L．min）=0.16 mol•L-1•min-1，同一化学反应中同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比，据此计算二氧化碳反应速率；
（II）从等效平衡的角度分析；
（Ⅲ）根据实验1、2，利用等效平衡判断该反应为放热，然后根据温度对平衡的影响．

解答 解：（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）①C（s）+H2O（g）?H2（g）+CO（g）反应中，C是固体，化学平衡常数K为$\frac{c（H2）c（CO）}{c（H2O）}$，故答案为：$\frac{c（H2）c（CO）}{c（H2O）}$；　　
（Ⅰ）实验1中，用CO表示反应开始到平衡的平均反应速率=$\frac{\frac{2-1.2}{1}}{5}$mol/（L．min）=0.16 mol•L-1•min-1，同一化学反应中同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比，所以v（CO2）=0.16mol/（L•min），故答案为：0.16 mol•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．

点评 本题考查较综合，涉及平衡移动原理、反应速率的有关计算、等效平衡等知识点，为高频考点，侧重考查化学反应原理，注意等效平衡特点，题目难度不大．

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D．2CH4（g）+4O2（g）═2CO2（g）+4H2O（l）；△H═-890KJ/mol

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