Question

【題目】氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用，合成氨工業(yè)在國(guó)民生產(chǎn)中有重要意義。以下是關(guān)于合成氨的有關(guān)問(wèn)題，請(qǐng)回答：

（1）若在一容積為2L的密閉容器中加入0.2mol的N2和0.6mol的H2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，若在5分鐘時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)測(cè)得NH3的物質(zhì)的量為0.2mol。則前5分鐘的平均反應(yīng)速率v(N2)＝__。平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為___。

（2）平衡后，若要提高H2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施有___。

A．加了催化劑 B．增大容器體積

C．降低反應(yīng)體系的溫度 D．加入一定量N2

（3）若在0.5L的密閉容器中，一定量的氮?dú)夂蜌錃膺M(jìn)行如下反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如表所示：

T/℃	200	300	400
K	K1	K2	0.5

請(qǐng)完成下列問(wèn)題：

①試比較K1、K2的大小，K1___K2(填“<”、“>”或“＝”)；

②下列各項(xiàng)能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是___(填序號(hào)字母)

A．容器內(nèi)N2、H2、NH3的物質(zhì)的量濃度之比為1∶3∶2

B．v(N2)正＝3v(H2)逆

C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

D．混合氣體的密度保持不變

③400℃時(shí)，反應(yīng)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)為___。當(dāng)測(cè)得NH3、N2和H2物質(zhì)的量分別為3 mol、2 mol和 1 mol時(shí)，則該反應(yīng)的v(N2)正___v(N2)逆(填“<”、“>”或“＝”)。

（4）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論，聯(lián)系合成氨的生產(chǎn)實(shí)際，你認(rèn)為下列說(shuō)法不正確的是___。

A．化學(xué)反應(yīng)速率理論可指導(dǎo)怎樣在一定時(shí)間內(nèi)快出產(chǎn)品

B．勒夏特列原理可指導(dǎo)怎樣使用有限原料多出產(chǎn)品

C．催化劑的使用是提高產(chǎn)品產(chǎn)率的有效方法

D．正確利用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)反應(yīng)限度理論都可以提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益

Answer 1

【答案】0.01mol·L－1·min－1 50% C、D ＞ C 2 ＞ C

【解析】

（1）若在5分鐘時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)測(cè)得NH3的物質(zhì)的量為0.2mol，由方程式可知，消耗氮?dú)鉃?/span>0.2mol×=0.1mol，消耗氫氣為0.2mol×=0.3mol，根據(jù)=計(jì)算(N2)，H2的轉(zhuǎn)化率=×100%；
（2）A．催化劑不影響平衡移動(dòng)；
B．增大容器體積相當(dāng)于壓強(qiáng)減小；
C．依據(jù)溫度對(duì)平衡的影響效果作答；
D．根據(jù)反應(yīng)物的濃度對(duì)平衡對(duì)反應(yīng)的影響效果作答；
（3）①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
②可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說(shuō)明到達(dá)平衡；
③400℃時(shí)，反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)與N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)；計(jì)算此時(shí)濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc<K，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，若Qc>K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行；
（4）A．化學(xué)反應(yīng)速率表示反應(yīng)快慢；
B．根據(jù)勒夏特列原理，改變條件使平衡正向移動(dòng)；
C．使用催化劑不影響平衡移動(dòng)；
D．化工生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益需要考慮產(chǎn)量及原料利用率。

（1）若在5分鐘時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)測(cè)得NH3的物質(zhì)的量為0.2 mol，由方程式可知，消耗氮?dú)鉃?/span>0.2mol×=0.1mol，消耗氫氣為0.2mol×=0.3mol，則(N2)= =0.01mol/(Lmin)，H2的轉(zhuǎn)化率=×100%=50%，

故答案為：0.01mol/(Lmin)；50%；

（2）A.加了催化劑加快反應(yīng)速率，不影響平衡移動(dòng)，氫氣轉(zhuǎn)化率不變，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B. 增大容器體積，壓強(qiáng)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氫氣轉(zhuǎn)化率減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

C. 正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低反應(yīng)體系的溫度，平衡正向移動(dòng)，氫氣轉(zhuǎn)化率增大，C項(xiàng)正確；

D. 加入一定量N2，平衡正向移動(dòng)，氫氣轉(zhuǎn)化率增大，D項(xiàng)正確，

答案選：C、D；

（3）①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，故K1>K2，

故答案為：>；

②A. 平衡時(shí)各組分濃度之比與起始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，平衡時(shí)濃度之比不一定等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B. 應(yīng)是v(H2)正=3v(N2)逆時(shí)反應(yīng)到達(dá)平衡，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

C. 隨反應(yīng)進(jìn)行氣體物質(zhì)的量減小，恒溫恒容下壓強(qiáng)減小，容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，C項(xiàng)正確；

D. 混合氣體的總質(zhì)量不變，容器容積不變，混合氣體的密度為定值，D項(xiàng)錯(cuò)誤，

答案選C；

③400℃時(shí)，反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)與N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，則400℃時(shí)，反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)K==2；

此時(shí)濃度商Qc=()2=<K=2，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，則該反應(yīng)的v(N2)正>v(N2)逆，

故答案為：2；>；

（4）A.化學(xué)反應(yīng)速率表示反應(yīng)快慢，可指導(dǎo)怎樣在一定時(shí)間內(nèi)快出產(chǎn)品，A項(xiàng)正確；

B. 根據(jù)勒夏特列原理，改變條件使平衡正向移動(dòng)，可指導(dǎo)怎樣使用有限原料多出產(chǎn)品，B項(xiàng)正確；

C. 使用催化劑加快反應(yīng)速率，一定時(shí)間內(nèi)快出產(chǎn)品，但不影響平衡移動(dòng)，不能提高產(chǎn)品產(chǎn)率，C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D. 化工生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益需要考慮產(chǎn)量及原料利用率，改變條件，增大化學(xué)反應(yīng)速率，使平衡正向移動(dòng)，可以提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，D項(xiàng)正確；

答案選C。