Question

11．硝酸工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的命脈產(chǎn)業(yè)，工業(yè)制硝酸通常是如下過程
步驟一：氮?dú)馀c氫氣合成氨氣；步驟二：氨氣的催化氧化；步驟三：NO的氧化再水化．
請問答下列問題：對于N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H₁kJ/mol，滿足如圖圖象：
①根據(jù)圖中△H₁＜0，T₃＜T₄．（填“＞”“＜”“=”）
②若溫度為T₁且容積為2L的密閉容器下中，發(fā)生合成氨的反應(yīng)，起始時(shí)通入2mol的N₂和6mol的H₂，10分鐘達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)NH₃的體積分?jǐn)?shù)為60%．則0到10min內(nèi)用H₂表示化學(xué)反應(yīng)速率為0.225mol/（L•min），N₂的轉(zhuǎn)化率為75%，反應(yīng)開始和平衡狀態(tài)體系的壓強(qiáng)之比等于8：5．T₁溫度下平衡常數(shù)K=21.33，若升高溫度K值減�。�（填“增大”“減小”“不變”）

Answer 1

分析 ①據(jù)圖1可知溫度高速度快，T₁先達(dá)平衡，則T₁＞T₂，從T₁到T₂是降溫，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率升高，說明平衡正向移動(dòng)，則正方向是放熱反應(yīng)；在相同壓強(qiáng)下，從T₄到T₃氨氣的百分含量升高，說明平衡正向移動(dòng)，對于放熱反應(yīng)，降溫向放熱方向移動(dòng)，則T₄＞T₃；
②設(shè)平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為xmol，列三行式求解；恒溫恒容，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比；K=$\frac{生成物平衡時(shí)濃度冪之積}{反應(yīng)物平衡時(shí)濃度冪之積}$；對于放熱反應(yīng)，升溫，K值減�。�

解答 解：①據(jù)圖1可知溫度高速度快，T₁先達(dá)平衡，則T₁＞T₂，從T₁到T₂是降溫，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率升高，說明平衡正向移動(dòng)，則正方向是放熱反應(yīng)，△H₁＜0；在相同壓強(qiáng)下，從T₄到T₃氨氣的百分含量升高，說明平衡正向移動(dòng)，對于放熱反應(yīng)，降溫向放熱方向移動(dòng)，則T₄＞T₃，
故答案為：＜；＜；
②設(shè)平衡時(shí)，轉(zhuǎn)化的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為xmol，列三行式求解：
                    N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始的物質(zhì)的量（mol）：2        6        0
轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量（mol）：x        3x       2x
平衡時(shí)物質(zhì)的量（mol）：2-x      6-3x     2x
NH₃的體積分?jǐn)?shù)為60%，即物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為60%，$\frac{2x}{2-x+6-3x+2x}$=60%，解得x=1.5，
則0到10min內(nèi)用H₂表示化學(xué)反應(yīng)速率為v（H₂）=$\frac{△c（{H}_{2}）}{△t}$=$\frac{3×1.5mol}{2L×10min}$=0.225mol/（L•min），
N₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化量}{氮?dú)獾钠鹗剂縸$=$\frac{1.5mol}{2mol}$×100%=75%，
恒溫恒容，反應(yīng)開始和平衡狀態(tài)體系的壓強(qiáng)之比等于反應(yīng)開始和平衡狀態(tài)物質(zhì)的量之比，即$\frac{{P}_{0}}{{P}_{平}}$=$\frac{2mol+6mol}{（2-1.5+6-3×1.5+2×1.5）mol}$=$\frac{8}{5}$，
K=$\frac{生成物平衡時(shí)濃度冪之積}{反應(yīng)物平衡時(shí)濃度冪之積}$=$\frac{（\frac{3}{2}）^{2}}{\frac{0.5}{2}×（\frac{1.5}{2}）^{3}}$=21.33，
對于放熱反應(yīng)，升溫，K值減小，
故答案為：0.225mol/（L•min）；75%；8：5；21.33；減�。�

點(diǎn)評 本題重點(diǎn)考查化學(xué)平衡圖象的分析，注意拐點(diǎn)代表平衡，先拐先平衡，先拐溫度高，在比較溫度時(shí)要統(tǒng)一壓強(qiáng)；化學(xué)平衡的計(jì)算，三行式是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．