Question

【題目】合成氨對(duì)人類(lèi)的生存和發(fā)展有著重要意義，1909年哈伯在實(shí)驗(yàn)室中首次利用氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)合成氨，實(shí)現(xiàn)了人工固氮。

（1）反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為__。

（2）請(qǐng)結(jié)合下列數(shù)據(jù)分析，工業(yè)上選用氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)固氮，而沒(méi)有選用氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)固氮的原因是__。

序號(hào)	化學(xué)反應(yīng)	K(298K)的數(shù)值
①	N2(g)+O2(g)2NO(g)	5×10-31
②	N2(g)+3H2(g)2NH3(g)	4.1×106

（3）某實(shí)驗(yàn)室在三個(gè)不同條件的密閉容器中，分別加入濃度均為c(N2)=0.100mol/L，c(H2)=0.300mol/L的反應(yīng)物進(jìn)行合成氨反應(yīng)，N2的濃度隨時(shí)間的變化如圖①、②、③曲線所示。

實(shí)驗(yàn)②平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為__。

據(jù)圖所示，②、③兩裝置中各有一個(gè)條件與①不同。請(qǐng)指出，并說(shuō)明判斷的理由。

②條件：___理由：___。

③條件：___理由：___。

Answer 1

【答案】K= 氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)的限度（或化學(xué)平衡常數(shù)）遠(yuǎn)大于氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)的限度 40% 加了催化劑 因?yàn)榧尤氪呋瘎┠芸s短達(dá)到平衡的時(shí)間，但化學(xué)平衡不移動(dòng)，所以①②兩裝置達(dá)到平衡時(shí)N2的濃度相同 溫度升高 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，但平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，③中到達(dá)平衡時(shí)N2的濃度高于①

【解析】

(1)根據(jù)平衡常數(shù)的概念可知該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=；

(2)平衡常數(shù)越大，反應(yīng)程度越大，由表中數(shù)據(jù)可知氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)的限度(或化學(xué)平衡常數(shù))遠(yuǎn)大于氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)的，則工業(yè)上選用氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)固氮，而沒(méi)有選用氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)固氮；

(3)實(shí)驗(yàn)②平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為α(H2)=；

②到達(dá)平衡的時(shí)間比①短，反應(yīng)速率更快，但到達(dá)平衡時(shí)N2的濃度與①相同，化學(xué)平衡不移動(dòng)，故②與①相比加了催化劑；

③到達(dá)平衡的時(shí)間比①短，反應(yīng)速率更快，到達(dá)平衡時(shí)N2的濃度高于①，與①相比平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故③與①相比溫度升高。