Question

在实验室中进行合成氨工业的模拟实验，当反应进行一段时间，并建立相应的平衡以后，及时分离出氨并补充与

在实验室中进行合成氨工业的模拟实验，当反应进行一段时间，并建立相应的平衡以后，及时分离出氨并补充与起始原料比相同的氮气和氢气，以实现连续的生产过程，在1L的密封容器中，在一定条件下发生如下反应。

N2（g）+3H2(g)2NH3(g)；ΔH＜0

请根据图示回答下列问题：

⑴反应起始时，氮气与氢气的物质的量之比n(N2)∶n(H2)＝_____∶_____。在15分钟时合成氨反应第一次达到平衡，其间以H2的浓度变化所表示的平均化学反应速率为________。

⑵在t1时，曲线发生变化的原因是________、_________。请计算氢气在t1起点时的坐标(______，______)以及在t2平衡时的坐标(____，____)。并在图中画出在t1～t2之间氢气的物质的量变化曲线。

⑶为达到图示中t2的平衡状态，在t1～t2之间需要采取的措施是______。

t2的平衡状态，在t1～t2之间需要采取的措施是______。

a．扩大容器的体积 b．升高温度 c．降低温度 d．缩小容器的体积

⑷经历十次上述的循环过程，计算在t11达到平衡时，N2和H2的物质的量之比n(N2)∶n(H2)＝____∶____，整个过程中N2和H2的总转化率之比a(N2)∶a(H2)＝____∶____。

⑸根据以上计算结果，请你建议合成氨反应的最佳原料比是：n(N2):n(H2)＝______。

望有详细的解答，谢谢！
第3小题，为何选a b

Answer 1

⑴反应起始时，氮气与氢气的物质的量之比n(N2)∶n(H2)＝1：3.3。在15分钟时合成氨反应第一次达到平衡，其间以H2的浓度变化所表示的平均化学反应速率为0.02molL-1min-1 。
⑵在t1时，曲线发生变化的原因是分离氨、补充氮气和氢气.氢气在t1起点时的坐标(25，3.33)以及在t2平衡时的坐标(50，3.03)。
(3)为达到图示中t2的平衡状态，在t1～t2之间需要采取的措施是a
t2的平衡状态，在t1～t2之间需要采取的措施是b
⑷经历十次上述的循环过程，计算在t11达到平衡时，N2和H2的物质的量之比n(N2)∶n(H2)＝3∶11，整个过程中N2和H2的总转化率之比a(N2)∶a(H2)＝11∶10。
⑸根据以上计算结果，请你建议合成氨反应的最佳原料比是：n(N2):n(H2)＝1:3

按照你邮件所问，回答如下：（2）中在t1时刻，图中所示，NH3的浓度突然减小为0，所以说是分离氨，同时N2和H2的浓度都增大，所以说补充氮气和氢气
再根据坐标轴，横轴表示时间，在t1时，位于20与30的正中间，所以是25，同理的t2时刻以及纵轴坐标

该题信息隐含于图象之中，考生必须经过定量分析才能发现解决问题的信息。在信息呈现过程中有梯度。特别是第（3）小题，在部分的考生错选c、d选项。原因是只是把问题停留在定性分析的表面，没有注意定量分析所隐含的信息：从0～t1 及t1～ t2这两段曲线来分析，要求的相同点是达到平衡所用的时间是相同的（都是20 min），平衡时，生成氨气的物质的量相同。虽然开始时氮气的加入量相同（都为1 mol），但氢气的加入量不相同（前者为3.3 mol，后者为3.03 mol）。所以要满足两者的生成氨气的量及反应速率相同，只有选a、b选项才满足这些要求。

(为了和原来条件达到的平衡一样,所以要创造和原来一样的条件,只有使平衡向左移动,也就是升高温度和压强减小(扩大体积)
向体积增大的方向移动)