Question

目前工业合成氨的原理是：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-93.0kJ/mol 回答下列问题：（1）在恒温恒容密

目前工业合成氨的原理是：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-93.0kJ/mol 回答下列问题：（1）在恒温恒容密闭容器中进行的工业合成氨反应，下列能表示达到平衡状态的是______．A．混合气体的压强不再发生变化B．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化C．三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比D．单位时间内断开3a个H-H键的同时形成6a个N-H键E．反应容器中N2、NH3的物质的量的比值不再发生变化（2）理论上，为了增大平衡时H2的转化率，可采取的措施是______．A．增大压强 B．使用合适的催化剂C．升高温度 D．及时分离出产物中的NH3（3）如图为合成氨反应，在使用相同的催化剂，不同温度和压强条件下进行反应，初始时N2和H2的体积比为1：3时的平衡混合物中氨的体积分数．分别用vA（NH3）和vB（NH3）表示从反应开始到平衡状态A、B时的反应速率，则vA（NH3）______vB（NH3）（填“＞”、“＜”或“=”）；该反应的平衡常数KA______KB（填“＞”、“＜”或“=”）；在250℃、1.0×104kPa下达到平衡，H2的转化率为______%（计算结果保留小数点后一位）．

Answer 1

（1）A．混合气体的压强不再发生变化，在恒温恒容密闭容器中，因为合成氨是气体分子数目减小的反应，混合气体的压强不再发生变化，说明达到平衡状态，故A正确；
B．反应前后气体的物质的量不相等，混合气体的相对分子质量不再发生变化，可说明气体的总物质的量不变，说明达到平衡状态，故B正确；
C．三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比可能只是某一时刻的比值，不能证明是否达到平衡，故C错误；
D．无论是否达到平衡状态，都存在单位时间内断开3a个H-H键的同时形成6a个N-H键，不能说明达到平衡状态，故D错误；
E．反应容器中N₂、NH₃的物质的量的比值不再发生变化，说明各物质浓度不变，反应达到平衡状态，故E正确；
故选：ABE；
（2）A．增大压强，平衡向正方向移动，氢气的转化率提高，故A正确；
B．催化剂只能够同等程度加快反应速率，但是平衡不移动，氢气转化率不变，故B错误；
C．合成氨为放热反应，升高温度平衡逆向移动，氢气的转化率降低，故C错误；
D．及时分离出产物中的NH₃，减少生成物浓度，平衡正向移动，氢气转化率提高，故D正确；
故选：AD；
（3）温度越大，压强越大，反应速率越大，由图可知，B对应的温度、压强大，则反应速率大；合成氨的反应是放热的，所以温度升高，速率加快，反应的平衡常数减小，因为A点温度低，所以k_A＞k_B；
在250℃、1.0×10⁴kPa下达到平衡，氨气的体积分数是50%，则设N₂的转化量为x，
       N₂+3H₂?2NH₃，
初始量：1   3       0
变化量：x   3x     2x
平衡量：1-x 3-3x   2x

2x

1?x+3?3x+2x

=50%，解得x=

2

3

，氢气的转化率=

2 3 ×3

3

×100%=66.7%；
故答案为：＜；＞；66.7．