Question

11．合成氨工業(yè)對國民經濟和社會發(fā)展具有重要的意義．根據(jù)已學知識回答下列問題：
（1）對于密閉容器中的反應：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H＜0，673K，30MPa下n（NH₃）和n（H₂）隨時間變化的關系如圖所示．
下列敘述正確的是AD（填選項）．
A．點a的正反應速率比點b的大
B．點c處反應達到平衡
C．點d（t₁時刻）和點e（t₂時刻）處n（N₂）不一樣
D．其他條件不變，773K下反應至t₁時刻，n（H₂）比上圖中d點的值大
（2）已知N₂（g）+3H₂ （g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
①合成氨工業(yè)采取的下列措施不可用平衡移動原理解釋的是BC（填選項）．
A．采用較高壓強（20MPa～50MPa）    B．采用500℃的高溫
C．用鐵觸媒作催化劑                D．將生成的氨液化并及時從體系中分離出來
②在容積均為2L（容器體積不可變）的甲、乙兩個容器中，分別加入2molN₂、6molH₂和1molN₂、3molH₂，在相同溫度、催化劑下使其反應．最終達到平衡后，兩容器N₂轉化率分別為α_甲、α_乙，則甲容器中平衡常數(shù)表達式為$\frac{4{{α}_{甲}}^{2}}{27（1-{α}_{甲}）^{4}}$（用含α_甲的代數(shù)式表示，化簡為最簡式），此時α_甲＞α_乙（填“＞”、“＜”“=”）．

Answer 1

分析 （1）A．a、b兩點向正反應進行，濃度越大反應速率越快；
B．c點反應物和生成物物質的量仍在變化；
C．d點和e點都處于平衡狀態(tài)，n（N₂）不變；
D．該反應正反應是放熱反應，溫度升高平衡向逆反應移動；
（2）①勒沙特列原理是如果改變影響平衡的一個條件（如濃度、壓強或溫度等），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動，勒沙特列原理適用的對象應存在可逆過程，如與可逆過程無關，與平衡移動無關，則不能用勒沙特列原理解釋；
②甲中N₂的起始濃度為$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L，H₂的起始濃度為$\frac{6mol}{2L}$=3mol/L，平衡時氮氣濃度變化量為α_甲mol/L，則：
               N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始濃度（mol/L）：1      3          0
變化濃度（mol/L）：α_甲     3α_甲       2α_甲     
平衡濃度（mol/L）：1-α_甲   3（1-α_甲）  2α_甲         
再根據(jù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$計算平衡常數(shù)；
甲等效為乙平衡的基礎上壓強增大一倍，增大壓強平衡正向移動．

解答 解：（1）A．a、b兩點向正反應進行，隨著反應的進行，反應物的濃度逐漸減小，反應速率逐漸減小，則a點的正反應速率比b點大，故A正確；
B．c點反應物和生成物物質的量仍在變化，沒有達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．d點和e點都處于平衡狀態(tài)，n（N₂）不變，d點和e點n（N₂）相等，故C錯誤；
D．該反應正反應是放熱反應，溫度升高平衡向逆反應移動，氫氣的物質的量增大，故D正確；
故答案為：AD；
（2）①A．高于常壓，增大壓強，化學平衡會正向移動，有利于氨氣的合成，能用勒沙特列原理解釋，故A不選；
B．500℃的高溫，不有利于氨氣的合成，但是可以提高催化劑的催化活性，不能用勒沙特列原理解釋，故B選；
C．鐵觸媒作催化劑，不會引起化學平衡的移動，不能用勒沙特列原理解釋，故C選；
D．將生成的氨液化并及時從體系中分離出來，未反應的N₂、H₂循環(huán)到合成塔中，都會使得化學平衡正向移動，有利于氨的合成，能用勒沙特列原理解釋，故D不選，
故選：BC；
②甲中N₂的起始濃度為$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L，H₂的起始濃度為$\frac{6mol}{2L}$=3mol/L，平衡時氮氣濃度變化量為α_甲mol/L，則：
               N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）
起始濃度（mol/L）：1      3          0
變化濃度（mol/L）：α_甲     3α_甲       2α_甲
平衡濃度（mol/L）：1-α_甲   3（1-α_甲）  2α_甲
故平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{（2{α}_{甲}）^{2}}{（1-{α}_{甲}）×[3（1-{α}_{甲}）]^{3}}$=$\frac{4{{α}_{甲}}^{2}}{27（1-{α}_{甲}）^{4}}$，
甲等效為乙平衡的基礎上壓強增大一倍，增大壓強平衡正向移動，N₂轉化率增大，故α_甲＞α_乙，
故答案為：$\frac{4{{α}_{甲}}^{2}}{27（1-{α}_{甲}）^{4}}$；＞．

點評 本題考查較綜合，涉及物質的量或濃度隨時間的變化曲線、化學平衡移動原理、化學平衡的計算，注重高考常考查點的考查，題目難度中等．