Question

【題目】氮的固定是幾百年來科學(xué)家一直研究的課題。

(1)下表列舉了不同溫度下大氣固氮和工業(yè)固氮的部分K值。

①分析數(shù)據(jù)可知：大氣固氮反應(yīng)屬于 _______（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)。

②從平衡視角考慮，工業(yè)固氮應(yīng)該選擇常溫條件，但實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)卻選擇500℃左右的高溫，解釋其原因 _____________________________________________。

③在一定的溫度下，把2體積N2和6體積H2分別通入一個(gè)帶活塞的體積可變的容器中，活塞的一端與大氣相通容器中發(fā)生如下反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H＜0。反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得混合氣體為7體積。達(dá)到平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率_______________________。

（2）工業(yè)固氮反應(yīng)中，在其他條件相同時(shí)，分別測定N2的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng)(P1、P2)下隨溫度變化的曲線，下圖所示的圖示中，正確的是_______（填“A”或“B”）；比較p1、p2的大小關(guān)系： p1_______________p2(填“>”或“<”)。

Answer 1

【答案】 吸熱 從反應(yīng)速率角度考慮，高溫更好，從催化劑活性等綜合因素考慮選擇500℃左右合適 25% A <

【解析】（1）①由表格數(shù)據(jù)可知，大氣固氮溫度越高，K越大，說明升高溫度，平衡正移，則正反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，

故答案為：吸熱；

②由表格數(shù)據(jù)可知，合成氨反應(yīng)溫度越高，K越小，說明合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度高轉(zhuǎn)化率會(huì)降低，所以從平衡的視角來看，工業(yè)固氮應(yīng)該選擇常溫條件；但是常溫下，合成氨反應(yīng)速率小，效率低，而且在500℃左右催化劑活性最高，所以從催化劑活性、化學(xué)反應(yīng)速率等綜合因素考慮選擇500℃左右合適。

故答案為：從反應(yīng)速率角度考慮，高溫更好，從催化劑活性等綜合因素考慮選擇500℃左右合適。

③恒溫恒壓下，氣體體積之比等于物質(zhì)的量之比。平衡之后，氣體由8體積變?yōu)?體積，則體積變化量為1。

根據(jù)方程式可知： N2（g）+3H2（g）2NH3（g）~△v

1 2

0.5 1

所以，氮?dú)夥磻?yīng)了0.5體積，轉(zhuǎn)化率為：

故答案為：25%

（2）合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，轉(zhuǎn)化率減小，所以圖A正確，B錯(cuò)誤；該反應(yīng)正方向?yàn)轶w積減小的方向，增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，p2的轉(zhuǎn)化率大，則p2大，p2＞p1。

故答案為：A；p2＞p1；