Question

工業(yè)合成氨時將N₂和H₂按體積比為1：3通入合成塔中，在不同條件下達(dá)到平衡時，混合物中NH₃的含量（體積分?jǐn)?shù)）如下表：

壓強(qiáng)/Mpa NH3含量/% 溫度/℃	0.1	10	20	30	60	100
200	15.3	81.5	86.4	89.9	95.4	98.8
300	2.2	52.0	64.2	71.0	84.2	92.6
400	0.4	25.1	38.2	47.0	65.2	79.8
500	0.1	10.6	19.1	26.4	42.2	57.5
600	0.05	4.5	9.1	13.8	23.1	31.4

（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)并應(yīng)用化學(xué)平衡移動原理，分析為提高平衡混合物中NH₃的含量可采取的措施是

 

（多選或選錯均不給分）
A．增大壓強(qiáng)         B．減小壓強(qiáng)
C．提高溫度         D．降低溫度
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫出在30MPa下，NH₃的百分含量隨溫度的變化曲線圖．  在實際生產(chǎn)中，控制溫度在
500℃左右，其原因是

 

．
（3）若生產(chǎn)1mol NH₃時放出46.2kJ熱量，寫出合成氨的熱化學(xué)方程式

 

．
（4）在500℃、30MPa條件下反應(yīng)達(dá)到平衡時H₂的轉(zhuǎn)化率為

 

；若在某條件下平衡混合物中NH₃的百分含量為a%，原混合氣體與平衡混合氣體的總物質(zhì)的量之比為

 

（用含a的代數(shù)式表示）．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的影響因素,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的計算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）看表的橫行可知，在溫度相同時，隨著壓強(qiáng)的增大，平衡混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)逐漸增大，壓強(qiáng)增大平衡正向移動，說明正反應(yīng)是一個分子數(shù)減小的反應(yīng)，表格的縱行可知，在壓強(qiáng)相同時，隨著溫度的升高，平衡混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)逐漸減小，平衡逆向移動，說明合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，據(jù)此答題；
（2）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)作圖；但在500℃左右時催化劑的活性最大，所以選擇采用500℃左右的溫度；
（3）若生產(chǎn)1mol NH₃時放出46.2kJ熱量，生成2mol氨氣放熱92.4KJ，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)的焓變?yōu)?92.4KJ/mol，依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫得到；
（4）根據(jù)三行式分析相關(guān)數(shù)據(jù)，綜合解題．

解答： 解：（1）看表的橫行可知，在溫度相同時，隨著壓強(qiáng)的增大，平衡混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)逐漸增大，壓強(qiáng)增大平衡正向移動，說明正反應(yīng)是一個分子數(shù)減小的反應(yīng)，表格的縱行可知，在壓強(qiáng)相同時，隨著溫度的升高，平衡混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)逐漸減小，平衡逆向移動，說明合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故選：AD；
（2）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)作圖，用描點法：，使用催化劑也能增大反應(yīng)速率，但在500℃左右時催化劑的活性最大，所以選擇采用500℃左右的溫度，故答案為：；該溫度時，催化劑的活性最大，有利于增大反應(yīng)速率，提高產(chǎn)量；
（3）生成2mol氨氣放熱92.4KJ，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)的焓變?yōu)?92.4KJ/mol，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g），△H=-92.4KJ/mol；
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g），△H=-92.4KJ/mol；
（4）N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g），
初起：1mol     3mol         0
變化：amol      3amol       2amol
平衡：（1-a）mol （3-3a）mol    2amol
此時氨的百分含量為：

2a

4-2a

=26.4，解之得a=0.42，所以達(dá)到平衡時H₂的轉(zhuǎn)化率為

0.42×3

3

×100%=42%； 
     N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g），
初起：1mol     3mol         0
變化：xmol      3xmol       2xmol
平衡：（1-x）mol （3-3x）mol    2xmol
由平衡混合物中NH₃的百分含量為a%，則

2x

4-2x

=a%，解之得x=

2a

100+a

，所以原混合氣體與平衡混合氣體的總物質(zhì)的量之比為4：（4-

4a

100+a

）=

100+a

100

，
故答案為：42%；

100+a

100

．

點評：本題考查了化學(xué)平衡的移動原理、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、熱化學(xué)方程式的書寫方法和轉(zhuǎn)化率的相關(guān)問題，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目較簡單．