Question

9．已知N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，當反應器中按n（N₂）：n（H₂）=1：3投料后，分別在200℃、400℃、600℃下達到平衡時，混合物中NH₃的物質(zhì)的量分數(shù)隨壓強的變化曲線如圖．
（1）曲線a對應的溫度是200℃．
（2）關于工業(yè)合成氨的反應，下列敘述正確的是ACE．
A．及時分離出NH₃可以提高H₂的平衡轉化率
B．P點原料氣的平衡轉化率接近100%，是當前工業(yè)生產(chǎn)工藝中采用的溫度、壓強條件
C．圖中M、N、Q點平衡常數(shù)K的大小關系是K（M）=K（Q）＞K（N）
D．M點比N點的反應速率快
E．如果N點時c（NH₃）=0.2mol•L^-1，N點的化學平衡常數(shù)K≈0.93．

Answer 1

分析 （1）正反應是放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，氨氣的含量減�。�
（2）A．減小生成物濃度平衡正向移動；
B．P點原料氣的平衡轉化率接近100%，但此時壓強為100MPa，高壓對設備的要求太高，導致成本高，不是當前工業(yè)生產(chǎn)工藝中采用的溫度、壓強條件；
C．K只受溫度影響，溫度不變平衡常數(shù)不變，正反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減�。�
D．溫度越高反應速率越快；
E．計算平衡時各組分濃度，代入K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{•c}^{3}（{H}_{2}）}$計算平衡常數(shù)．

解答 解：（1）合成氨的反應為放熱反應，反應溫度越高，越不利于反應正向進行，曲線a的氨氣的物質(zhì)的量分數(shù)最高，其反應溫度對應相對最低，所以a曲線對應溫度為200°C；
故答案為：200℃；
（2）A．及時分離出NH₃，可以使平衡正向進行，可以提高H₂的平衡轉化率，故A正確；
B．P點原料氣的平衡轉化率接近100%，但此時壓強為100MPa，高壓對設備的要求太高，導致成本高，當前工業(yè)生產(chǎn)工藝中采用的500℃、20MPa～50MPa，故B錯誤；
C．平衡常數(shù)與溫度有關，與其他條件無關，溫度相同時平衡常數(shù)相同，反應是放熱反應，溫度越高平衡常數(shù)越小，則M、N、Q點平衡常數(shù)K的大小關系是K（M）=K（Q）＞K（N），故C正確；
D．N點溫度高于M點，溫度越低反應速率越快，故N點比M點的反應速率快，故D錯誤；
E．N點時c（NH₃）=0.2mol•L^-1，氨氣體積分數(shù)為20%，則：
                 N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始濃度（mol/L）：x     3x         0
變化濃度（mol/L）：0.1   0.3       0.2
平衡濃度（mol/L）：x-0.1 3x-0.3    0.2
所以$\frac{0.2}{4x-0.2}$=20%，解得x=0.3，平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{•c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0．{2}^{2}}{0.2×0．{6}^{3}}$≈0.93，故E正確，
故選：ACE．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、化學平衡圖象等，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及化學計算能力，題目難度中等．