Question

3．工業(yè)上合成氨是在一定條件下進行如下反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．
Ⅰ、其部分工藝流程如右圖所示，反應(yīng)體系中各組分的部分性質(zhì)見下表：

氣體	氮氣	氫氣	氨
熔點（℃）	-210	-253	-78
沸點（℃）	-195	-259	-33

回答下列問題：
（1）寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式：K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$．隨著溫度的升高，K值減小（填增大、減小、不變）．平衡常數(shù)K值越大，表明AB（填序號）．
A．N₂的轉(zhuǎn)化率越高             B．NH₃的產(chǎn)率越大
C．原料中N₂的含量越高         D．化學(xué)反應(yīng)速率越快
（2）合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)很小，所以在工業(yè)上采取氣體循環(huán)的流程．即反應(yīng)后通過把混合氣體的溫度降低到-33.42使NH₃分離出來；繼續(xù)循環(huán)的氣體是N₂、H₂．
Ⅱ、在一密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)，達到平衡后，只改變某一個條件時，反應(yīng)速率與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示：回答下列問題：

（3）t₁、t₃、t₄時刻分別改變的一個條件是：t₁時刻C；t₃時刻E；t₄時刻B（填選項）．
A．增大壓強       B．減小壓強      C．升高溫度
D．降低溫度       E．加催化劑      F．充入氮氣
（4）依據(jù)（2）中的結(jié)論，下列時間段中，氨的百分含量最高的是A（填選項）．
A．t₀～t₁         B．t₂～t₃       C．t₃～t₄       D．t₅～t₆．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)化學(xué)方程式和平衡常數(shù)概念書寫，平衡常數(shù)等生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨溫度升高，平衡逆向進行；平衡常數(shù)是衡量反應(yīng)進行程度的物理量，平衡常數(shù)K值越大，說明正向進行程度越大；
（2）減少生成物的濃度，化學(xué)平衡向著正向移動，氨氣易液化；
（3）由圖可知，t₁正逆反應(yīng)速率均增大，且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率；t₃正逆反應(yīng)速率同等程度的增大；t₄時正逆反應(yīng)速率均減小，且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率；
（4））由圖可知，t₁平衡逆向移動，t₃不移動，t₄平衡逆向移動，根據(jù)移動結(jié)果分析．

解答 解：①，工業(yè)上合成氨是在一定條件下進行如下反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），△H=-92.44kJ/mol，平衡常數(shù)為K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨著溫度的升高平衡逆向進行，平衡常數(shù)減��；平衡常數(shù)K值越大反應(yīng)這些進行的程度越大，
A．正向進行越大，N₂的轉(zhuǎn)化率越高，故A正確；        
B．反應(yīng)正向進行，生成的氨氣越多，NH₃的產(chǎn)率越大，故B正確；
C．反應(yīng)正向進行，原料中N₂的含量減少，故C錯誤；    
D．平衡常數(shù)越大，說明正向進行程度越大，但化學(xué)反應(yīng)速率不一定越快，故D錯誤；
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$；減��；A B；
（2）根據(jù)題意可知氨氣的沸點是-33.42，可以將溫度降低到-33.42，讓氨氣分離出來，氫氣和氮氣可以再循環(huán)利用，故答案為：-33.42；NH₃；N₂、H₂；
（3）由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，且為氣體體積減小的反應(yīng)，則由圖可知，t₁正逆反應(yīng)速率均增大，且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，改變條件應(yīng)為升高溫度；
t₃正逆反應(yīng)速率同等程度的增大，改變條件應(yīng)為使用催化劑；
t₄時正逆反應(yīng)速率均減小，且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，改變條件應(yīng)為減小壓強，
故答案為：C；E；B；
（4）由圖可知，t₁平衡逆向移動，t₃不移動，t₄平衡逆向移動，均使氨氣的含量減少，則t₀～t₁氨氣的含量最大，故答案為：A．

點評 本題是一道關(guān)于化學(xué)平衡的題目，可以根據(jù)所學(xué)知識進行回答，難度不大．