Question

18．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．
（1）在固定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，其平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/K	298	398	498
平衡常数K	4.1×106	K1	K2

①试判断K₁＞ K₂（填写“＞”“=”或“＜”）．
②如果合成氨反应的方程式写为$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）?NH₃（g），其平衡常数为K′，则K′与K的关系为D（填字母）
A．K′=K   B．K′=2K   C．K′=$\frac{1}{2}$K  D．K′=$\sqrt{K}$
（2）下列各项能说明合成氨反应已达到平衡状态的是c（填字母）（反应是在固定体积的密闭容器中进行的）
a．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1：3：2    b．v（N₂）_（正）=3v（H₂）_（逆）
c．容器内压强保持不变                        d．混合气体的密度保持不变
（3）合成氨工业中，原料气（N₂、H₂及少量CO、NH₃的混合气）在进入合成塔前常用Cu（NH₃）₂Ac溶液来吸收原料气中的CO，其反应是：Cu（NH₃）₂Ac+CO+NH₃?[Cu（NH₃）₃]Ac•CO△H＜0，生产中必须除去原料气中CO的原因是防止合成塔中的催化剂中毒；Cu（NH₃）₂Ac溶液吸收原料气中的CO的生产适宜条件应是低温、高压．

Answer 1

分析 （1）①正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小；
②如果合成氨反应的方程式写为$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）?NH₃（g），相同温度下其平衡常数为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常数平方根；
（2）可逆反应到达平衡时，同一物质的正、逆反应速率相等，各组分的浓度、含量不变，由此衍生的其它一些物理量不变，注意判断平衡状态的物理量应随反应进行而变化，该物理量由变化到不变化，说明反应到达平衡；
（3）CO可以使合成塔中催化剂中毒，需要除去；
吸收CO的正反应为气体体积减小的放热反应，在低温、高压下有利于CO的吸收．

解答 解：（1）①因该反应是放热反应，反应随着温度的升高，平衡逆向移动，故K₁＞K₂，
故答案为：＞；
②$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）?NH₃（g）的平衡常数K′=$\frac{c（N{H}_{3}）}{{c}^{\frac{1}{2}}（{N}_{2}）{×c}^{\frac{3}{2}}（{H}_{2}）}$，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$，故K′=$\sqrt{K}$，
故选：D；
（2）a．容器内各物质的浓度之比等于计量数之比，不能证明正逆反应速率相等，与物质的起始浓度及转化率有关，故a错误；
b．不同物质的正、逆反应速率之比等于其计量数之比是平衡状态，故b错误；
c．容器内压强不变，则气体的物质的量不变，该反应达平衡状态，故c正确；
d．如果是在密闭容器中反应，质量不变，体积不变，密度始终不变，故d错误；
故选：c；
（3）生产中必须除去原料气中CO的原因是：防止合成塔中的催化剂中毒，
吸收CO的正反应为气体体积减小的放热反应，在低温、高压下有利于CO的吸收．
故答案为：防止合成塔中的催化剂中毒；低温、高压．

点评 本题考查化学平衡产生及其影响因素、平衡状态判断、平衡原理的应用等，侧重对学生分析与应用能力的考查，注意平衡常数及其单位与化学计算量有关，题目难度中等．