题目内容

5.合成氨工业的核心反应是:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=“Q“kJ•mol-1,能量变化如图所示,回答下列问题:
(1)在500℃、2×107 Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5mol N2和1.5mol H2,充分反应后,放出的热量< 46.2kJ(填“<”、“>”或“=”).
(2)在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1和E2的变化是:E1减小(填“增大”、“减小”、“不变”,下同); E2-E1不变.若升高温度,平衡向逆反应方向移动(填“正”或“逆”),E2-E1不变 (填“增大”、“减小”、“不变”).
(3)将一定量的N2(g)和H2(g)放入1L密闭容器中,在500℃、2×107 Pa下达到平衡,测得N2为0.10mol,H2为0.30mol,NH3为0.10mol.计算该条件下达到平衡时H2的转化率33.3%.
(4)在上述(3)反应条件的密闭容器中欲提高合成氨中H2的转化率,下列措施可行的AD(填字母).  
A.向容器中按原比例再充入原料气      
B.向容器中再充入惰性气体
C.改变反应的催化剂                   
D.分离出氨气.

分析 (1)根据可逆反应的特点分析;
(2)加入催化剂,降低反应的活化能,但反应热不变;
(3)根据化学方程式,依据化学平衡三段式列式进行计算,根据转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%;
(4)根据化学平衡移动原理的有关知识来回答.

解答 解:(1)当0.5mol N2和1.5mol H2完全反应时,才能放出46.2kJ的热量,但反应为可能反应,不能完全进行,则密闭容器中充入0.5mol N2和1.5mol H2,充分反应后,放出的热量小于46.2kJ,
故答案为:<;
(2)加入催化剂,降低反应的活化能,则E1和E2都减小,但活化能之差不变,则反应热不变;该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,反应热不变,故答案为:减小;不变;逆;不变;
(4)根据化学方程式和三段式列式计算:
          N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
初始浓度; 0.6     0.45      0
变化浓度:0.5     0.15    0.1
平衡浓度:0.1     0.3      0.1
该条件下H2的转化率=$\frac{0.15mol/L}{0.45mol/L}$×100%≈33.3%,
故答案为:33.3%;
(4)根据化学平衡:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),反应是气体体积减小的放热反应,欲提高 H2的转化率,平衡正向进行;
A.向容器中按原比例再充入原料气,则压强增大,平衡向右移动,氢气的转化率增大,故A正确;
B.向容器中再充入惰性气体,则各组分浓度不变,平衡不移动,氢气的转化率不变,故B错误;
C.改变反应的催化剂,不影响平衡的移动,氢气的转化率不变,故C错误;
D.液化生成物分离出氨,平衡向右移动,氢气的转化率增大,故D正确;
故选AD.

点评 本题考查较为综合,以合成氨为载体考查化学反应与能力,侧重于学生的分析能力的考查,注意把握相关基础知识,了解催化剂的性质,难度不大.

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