Question

【題目】氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用，合成氨工業(yè)在國(guó)民生產(chǎn)中有重要意義。以下是關(guān)于合成氨的有關(guān)問(wèn)題，請(qǐng)回答：

（1）若在一容積為2 L的密閉容器中加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，若在5分鐘時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)測(cè)得NH3的物質(zhì)的量為0.2 mol。則前5分鐘的平均反應(yīng)速率v(N2)＝________。平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為________。

（2）平衡后，若要提高H2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施有________。

A．加了催化劑 B．增大容器體積

C．降低反應(yīng)體系的溫度 D．加入一定量N2

（3）若在0.5 L的密閉容器中，一定量的氮?dú)夂蜌錃膺M(jìn)行如下反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如表所示：

T/℃	200	300	400
K	K1	K2	0.5

請(qǐng)完成下列問(wèn)題：

①試比較K1、K2的大小，K1________K2(填“<”、“>”或“＝”)；

②下列各項(xiàng)能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是________(填序號(hào)字母)

A．容器內(nèi)N2、H2、NH3的物質(zhì)的量濃度之比為1∶3∶2

B．v(N2)正＝3v(H2)逆

C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

D．混合氣體的密度保持不變

③400℃時(shí)，反應(yīng)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)為________。當(dāng)測(cè)得NH3、N2和H2物質(zhì)的量分別為3 mol、2 mol和 1 mol時(shí)，則該反應(yīng)的v(N2)正________v(N2)逆(填“<”、“>”或“＝”)。

（4）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論，聯(lián)系合成氨的生產(chǎn)實(shí)際，你認(rèn)為下列說(shuō)法不正確的是________。

A．化學(xué)反應(yīng)速率理論可指導(dǎo)怎樣在一定時(shí)間內(nèi)快出產(chǎn)品

B．勒夏特列原理可指導(dǎo)怎樣使用有限原料多出產(chǎn)品

C．催化劑的使用是提高產(chǎn)品產(chǎn)率的有效方法

D．正確利用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)反應(yīng)限度理論都可以提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益

Answer 1

【答案】0.01 mol·L－1·min－150%C、D＞C2＞C

【解析】

（1）5min達(dá)平衡，△c（NH3）=0.2mol÷2L=0.1mol/L，所以v（NH3）=0.1mol/L÷5min=0.02mol/（Lmin），根據(jù)反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比，則前5分鐘的平均反應(yīng)速率v（N2）=0.5×0.02mol/（Lmin）=0.01molL-1min-1；消耗氫氣是0.3mol，所以平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為0.3mol/0.6mol×100%=50%；

（2）A．催化劑不改變平衡移動(dòng)，無(wú)法提高H2的轉(zhuǎn)化率，故A錯(cuò)誤；

B．增大容器體積，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氫氣的轉(zhuǎn)化率減小，故B錯(cuò)誤；

C．反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，氫氣的轉(zhuǎn)化率提高，故C正確；

D．加入一定量N2，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，氫氣的轉(zhuǎn)化率提高，故D正確；

答案為CD；

（3）①該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，生成物濃度減小，反應(yīng)物濃度增大，則K1＞K2；

②N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)△H＜0，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，則

A．平衡濃度之比和起始量和變化量有關(guān)，容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度之比等于計(jì)量數(shù)之比，不能證明正逆反應(yīng)速率相等，故A錯(cuò)誤；v(H2)正＝3v(H2)逆

B．正逆反應(yīng)速率相等反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，因此應(yīng)該是3v(N2)正=v(H2)逆，說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；

C．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，氣體的物質(zhì)的量不變，該反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故C正確；

D．如果是在密閉容器中反應(yīng)，質(zhì)量不變，體積不變，密度始終不變，故D錯(cuò)誤；

答案為BC；

③400℃時(shí)，反應(yīng)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)K的值和反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，所以反應(yīng)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)K=2；當(dāng)測(cè)得NH3、N2和H2物質(zhì)的量分別為3 mol、2 mol和 1 mol時(shí)，此時(shí)的濃度商Qc=＜K=2，說(shuō)明反應(yīng)正向進(jìn)行，則該反應(yīng)的v(N2)正＞v(N2)逆；

（4）A．根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，可指導(dǎo)怎樣在一定時(shí)間內(nèi)快出產(chǎn)品，故A正確；

B．結(jié)合影響化學(xué)平衡的因素，采用合適的外界條件，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可提高產(chǎn)率，故B正確；

C．催化劑影響反應(yīng)速率，但不影響化學(xué)平衡，則無(wú)法提高產(chǎn)品產(chǎn)率，故C錯(cuò)誤；

D．在一定的反應(yīng)速率的前提下，盡可能使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，故D正確；

答案為C。