Question

【題目】氨氣有廣泛用途，工業(yè)上利用反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H<0合成氨，其基本合成過程如下：

（1）某小組為了探究外界條件對反應的影響，以c0 mol/L H2參加合成氨反應，在a、b兩種條件下分別達到平衡，如圖A。

①a條件下，0～t0的平均反應速率v(N2)=___________mol·L-1·min-1。

②相對a而言，b可能改變的條件是______________________________。

③在a條件下t1時刻將容器體積壓縮至原來的1/2，t2時刻重新建立平衡狀態(tài)。請在答題卡相應位置畫出t1～t2時刻c(H2)的變化曲線________。

（2）某小組往一恒溫恒壓容器充入9 mol N2和23 mol H2模擬合成氨反應，圖B為不同溫度下平衡混合物中氨氣的體積分數(shù)與總壓強(p)的關系圖。若體系在T2、60MPa下達到平衡。

① 此時N2的平衡分壓為__________MPa，H2的平衡分壓為___________MPa。(分壓＝總壓×物質的量分數(shù))

② 列式計算此時的平衡常數(shù)Kp=____。(用平衡分壓代替平衡濃度計算，結果保留2位有效數(shù)字)

（3）分離器中的過程對整個工業(yè)合成氨的意義是_____________________。

Answer 1

【答案】 (c0-c1)/300t0 增大c(N2) 9 15 0.043(Mpa)-2 及時分離出液氨，c(NH3)減小，使平衡往生成NH3的方向移動，增大原料利用率(或NH3產率)。

【解析】(1)①a條件下，0～t0的平均反應速率v(N2)= v(H2)= ×=×=mol/(L·min)，故答案為： ；

②a、b氫氣起始濃度相同，b到達平衡的時間縮短，說明反應速率增大，平衡時氫氣的濃度減小，說明平衡正向移動，所以改變的條件是增大c(N2)，故答案為：增大c(N2)；

③在a條件下t1時刻將容器體積壓縮至原來的，t2時刻重新建立平衡狀態(tài)，t1時刻變成2c1，t1～t2時刻的趨勢逐漸減小，終點達到新的平衡時濃度大于c1，，故答案為：；

(2)①若體系在T2、60MPa下達到平衡，相同溫度下，氣體的體積分數(shù)等于其物質的量分數(shù)，

設平衡時n(NH3)=xmol，

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

開始(mol) 923 0

反應(mol) 0.5x1.5x x

平衡(mol)9-0.5x 23-1.5x x

平衡時氨氣體積分數(shù)=×100%=60%，x=12，氮氣分壓=×60MPa=9MPa；氨氣的分壓=60%×60MPa=36MPa，氫氣分壓=60MPa-9MPa-36MPa=15MPa，此時的平衡常數(shù)Kp==0.043(MPa)-2，故答案為：9；15；0.043(MPa)-2；

(3)分離器中的過程是分離出氨氣促進平衡正向進行，及時分離出液氨，c(NH3)減小，使平衡往生成NH3的方向移動，增大原料利用率(或NH3產率)；故答案為：及時分離出液氨，c(NH3)減小，使平衡往生成NH3的方向移動，增大原料利用率(或NH3產率)。