Question

合成氨工业的反应为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H＜0工业合成氨生产示意图如图1所示．（1）写出该反

合成氨工业的反应为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H＜0工业合成氨生产示意图如图1所示．（1）写出该反应的化学平衡常数表达式：K=______．随着温度升高，K值______（填增大、减小、不变）（2）Y的主要成分为______；（3）化工生产条件选定的主要原因是（选填字母序号）______；A．温度、压强对化学平衡的影响；B．铁触媒在该温度时活性大；C．工业生产受动力、材料、设备等条件的限制．（4）改变反应条件，会使平衡发生移动．如图2象表示随条件改变，氨气的百分含量的变化趋势．当横坐标为压强时，变化趋势正确的是（选填字母序号）______，当横坐标为温度时，变化趋势正确的是（选填字母序号）______．（5）合成氨工厂常通过测定反应前后的混合气体密度来确定氮的转化率．某工厂测得合成塔中N2、H2的密度为0.5536g/L（标准状况），从合成塔中出来的混合气体密度为0.693g/L．则该合成氨厂N2的转化率为多少？______．

Answer 1

（1）根据平衡常数的书写要求，该反应的化学平衡常数表达式K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

，温度升高，平衡逆向移动，c（NH₃）减小，c（N₂）、c（H₂）增大，所以平衡常数减小，故答案为：

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

，减小；
（2）Y的主要成分为NH₃分离后的N₂、H₂，故答案为：N₂、H₂；
（3）若要加快化学反应速率及平衡正向移动，应选择高温、高压、催化剂，但催化剂铁触媒在500℃时活性最大，加压有利于平衡正向移动，但对动力、材料、设备等条件要求高，所以压强不能太大，故答案为：BC；
（4）当横坐标为压强时，因为增大压强，平衡正向移动，NH₃含量增大，变化趋势正确的是b，当横坐标为温度时，因为反应正向放热，升温，平衡逆向移动，NH₃含量降低，变化趋势正确的是a，故答案为：b，a 
（5）设反应前混合气体中氮气的物质的量分数为x，氢气物质的量分数为（1-x），依题意得：
  28x+2（1-x）=0.5536×22.4    解得x=0.4
  所以N₂、H₂的物质的量之比为2：3
设起始N₂的物质的量为2mol，H₂为3 mol，N₂的转化量为y
 N₂ +3H₂ ?2NH₃
 2     3         0
 y     3y        2y
 2-y   3-3y      2y
总物质的量=2-y+3-3y+2y=（5-2y）mol

(28×2+2×3)

(5?2y)

=0.693×22.4（左右都是反应后气体的摩尔质量）
  y=0.5 mol
所以N₂的转化率为

0.5

2

×100%=25%，故答案为：25%．