Question

9．已知N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，当反应器中按n（N₂）：n（H₂）=1：3投料后，分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线如图．
（1）曲线a对应的温度是200℃．
（2）关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是ACE．
A．及时分离出NH₃可以提高H₂的平衡转化率
B．P点原料气的平衡转化率接近100%，是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件
C．图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N）
D．M点比N点的反应速率快
E．如果N点时c（NH₃）=0.2mol•L^-1，N点的化学平衡常数K≈0.93．

Answer 1

分析 （1）正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，氨气的含量减小；
（2）A．减小生成物浓度平衡正向移动；
B．P点原料气的平衡转化率接近100%，但此时压强为100MPa，高压对设备的要求太高，导致成本高，不是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件；
C．K只受温度影响，温度不变平衡常数不变，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小；
D．温度越高反应速率越快；
E．计算平衡时各组分浓度，代入K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{•c}^{3}（{H}_{2}）}$计算平衡常数．

解答 解：（1）合成氨的反应为放热反应，反应温度越高，越不利于反应正向进行，曲线a的氨气的物质的量分数最高，其反应温度对应相对最低，所以a曲线对应温度为200°C；
故答案为：200℃；
（2）A．及时分离出NH₃，可以使平衡正向进行，可以提高H₂的平衡转化率，故A正确；
B．P点原料气的平衡转化率接近100%，但此时压强为100MPa，高压对设备的要求太高，导致成本高，当前工业生产工艺中采用的500℃、20MPa～50MPa，故B错误；
C．平衡常数与温度有关，与其他条件无关，温度相同时平衡常数相同，反应是放热反应，温度越高平衡常数越小，则M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N），故C正确；
D．N点温度高于M点，温度越低反应速率越快，故N点比M点的反应速率快，故D错误；
E．N点时c（NH₃）=0.2mol•L^-1，氨气体积分数为20%，则：
                 N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始浓度（mol/L）：x     3x         0
变化浓度（mol/L）：0.1   0.3       0.2
平衡浓度（mol/L）：x-0.1 3x-0.3    0.2
所以$\frac{0.2}{4x-0.2}$=20%，解得x=0.3，平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{•c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0．{2}^{2}}{0.2×0．{6}^{3}}$≈0.93，故E正确，
故选：ACE．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、化学平衡图象等，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及化学计算能力，题目难度中等．