解:(1)根據平衡常數的書寫要求,該反應的化學平衡常數表達式K=
,溫度升高,平衡逆向移動,c(NH
3)減小,c(N
2)、c(H
2)增大,所以平衡常數減小,故答案為:
,減;
(2)Y的主要成分為NH
3分離后的N
2、H
2,故答案為:N
2、H
2;
(3)若要加快化學反應速率及平衡正向移動,應選擇高溫、高壓、催化劑,但催化劑鐵觸媒在500℃時活性最大,加壓有利于平衡正向移動,但對動力、材料、設備等條件要求高,所以壓強不能太大,故答案為:BC;
(4)當橫坐標為壓強時,因為增大壓強,平衡正向移動,NH
3含量增大,變化趨勢正確的是b,當橫坐標為溫度時,因為反應正向放熱,升溫,平衡逆向移動,NH
3含量降低,變化趨勢正確的是a,故答案為:b,a
(5)設反應前混合氣體中氮氣的物質的量分數為x,氫氣物質的量分數為(1-x),依題意得:
28x+2(1-x)=0.5536×22.4 解得x=0.4
所以N
2、H
2的物質的量之比為2:3
設起始N
2的物質的量為2mol,H
2為3 mol,N
2的轉化量為y
N
2 +3H
2 ?2NH
3 2 3 0
y 3y 2y
2-y 3-3y 2y
總物質的量=2-y+3-3y+2y=(5-2y)mol
=0.693×22.4(左右都是反應后氣體的摩爾質量)
y=0.5 mol
所以N
2的轉化率為
×100%=25%,故答案為:25%.
分析:(1)平衡常數指生成物濃度的系數次冪之積與反應物濃度系數次冪之積的比值;根據溫度升高,平衡逆向移動來判斷;
(2)根據該反應為可逆反應以及Y可循環(huán)使用;
(3)根據外界條件對化學反應速率及平衡的影響,同時還要考慮實際情況;
(4)根據增大壓強,平衡正向移動,NH
3含量增大;根據升高溫度,平衡逆向移動,NH
3含量降低;
(5)先根據M=ρVm計算混合氣體的平均摩爾質量,根據十字交叉法計算反應前混合氣體中N
2和H
2的體積比,然后根據M=ρVm=
求出轉化率;
點評:本題主要考查平衡常數的概念、平衡移動的判斷與計算,難度不大,注意三段式解題法的利用.