题目内容

5.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).
①20Mpa~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: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)写出该反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g) 的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2}){c}^{3}({H}_{2})}$.

分析 (1)勒沙特列原理是如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动,勒沙特列原理适用的对象应存在可逆过程,如与可逆过程无关,与平衡移动无关,则不能用勒沙特列原理解释;
(2)对于放热反应,升高温度,化学平衡向着吸热方向即逆反应方向进行;
(3)依据平衡常数概念写出,用生成物浓度的幂次方乘积除以反应物浓度的幂次方乘积.

解答 解:(1)①高于常压,增大压强,化学平衡会正向移动,有利于氨气的合成,能用勒沙特列原理解释,故错误;
②500℃的高温,不有利于氨气的合成,但是可以提高催化剂的催化活性,不能用勒沙特列原理解释,故正确;
③铁触媒作催化剂,不会引起化学平衡的移动,不能用勒沙特列原理解释,故正确;
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,都会使得化学平衡正向移动,有利于氨的合成,能用勒沙特列原理解释,故错误;
故选②③;
(2)合成氨反应是放热反应,随着反应进行,体系温度逐渐升高,所以化学平衡会逆向移动,导致NH3的体积分数下降,即温度越高,NH3的体积分数越小,所以T2<T1,故答案为:<;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)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),反应平衡常数的表达式 K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2}){c}^{3}({H}_{2})}$;
故答案为:$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2}){c}^{3}({H}_{2})}$.

点评 本题考查较综合,涉及影响平衡的因素、化学平衡图象等,注重高考常考查点的考查,注意图象的分析,题目难度中等.

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