Question

11．可逆反应 N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g） （正反应为放热反应），将N₂和H₂按1：4的体积比进行混合，取0.5mol 该混合气体在一定条件下于容积固定的 2L密闭容器中发生反应，2min后，N₂ 的物质的量变为 0.08mol，反应持续一段时间后，达到平衡状态．当反应达到平衡时容器内的压强为反应前压强的0.88倍．求：
（1）2min 时，v（H₂）=0.015 mol/（L•min）
（2）达到平衡后，混合气体中氨的物质的量为0.06 mol．
（3）平衡时H₂的转化率为22.5%．
（4）工业上合成氨适宜条件是A、C、D
A．温度500℃
B．压强100MPa
C．铁触媒　　　　　
D．压强20MPa～50MPa．

Answer 1

分析 N₂和H₂按1：4的体积比进行混合，取0.5mol 该混合气体在一定条件下于容积固定的 2L密闭容器中发生反应，二者的物质的量分别为0.5mol×$\frac{1}{5}$=0.1mol、0.5mol×$\frac{4}{5}$=0.4mol，则
      N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g） 
开始 0.1        0.4              0
转化 x            3x              2x
平衡 0.1-x     0.4-3x          2x
到平衡时容器内的压强为反应前压强的0.88倍，则$\frac{0.1-x+0.4-3x+2x}{0.5}$=0.88，解得x=0.03，
（1）结合v=$\frac{△c}{△t}$计算；
（2）由上述分析可知，达到平衡后，混合气体中氨的物质的量为2x；
（3）转化率=$\frac{转化的量}{开始的量}$×100%；
（4）合成氨为放热、且体积减小的反应，结合温度、压强对平衡、速率的影响分析．

解答 解：N₂和H₂按1：4的体积比进行混合，取0.5mol 该混合气体在一定条件下于容积固定的 2L密闭容器中发生反应，二者的物质的量分别为0.5mol×$\frac{1}{5}$=0.1mol、0.5mol×$\frac{4}{5}$=0.4mol，则
      N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g） 
开始 0.1        0.4              0
转化 x            3x              2x
平衡 0.1-x     0.4-3x          2x
到平衡时容器内的压强为反应前压强的0.88倍，则$\frac{0.1-x+0.4-3x+2x}{0.5}$=0.88，解得x=0.03，
（1）2min 时，v（H₂）=$\frac{\frac{3×0.03mol}{2L}}{2min}$=0.015mol/（L•min），故答案为：0.015；
（2）达到平衡后，混合气体中氨的物质的量为2×0.03mol=0.06 mol，故答案为：0.06；
（3）平衡时H₂的转化率为$\frac{3×0.03}{0.4}$×100%=22.5%，故答案为：22.5%；
（4）工业上合成氨适宜条件是合适的温度、压强、使用催化剂，
A．温度500℃，反应速率及转化率较大，故A选；
B．压强100MPa，对设备的要求较高，故B不选；
C．铁触媒，作催化剂，加快反应速率，故C选；　　　　　
D．压强20MPa～50MPa，可加快反应速率，利用合成氨，对设备要求不高，故D选；
故答案为：A、C、D．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握化学平衡三段法、速率及转化率计算为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意合成氨条件的选择与工业生产的关系，题目难度中等．