Question

(16分)氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農業生產、生活中有著重要作用，合成氨工業在國民生產中有重要意義。以下是關于合成氨的有關問題，請回答：
（1）若在一容積為2 L的密閉容器中加入0.2 mol的N₂和0.6 mol的H₂在一定條件下發生反應: N₂(g) +3H₂(g)2NH₃(g) ΔH<0，若在5分鐘時反應達到平衡，此時測得NH₃的物質的量為0.2 mol。則前5分鐘的平均反應速率v(N₂)=          。平衡時H₂的轉化率為         。?
（2）平衡后，若要提高H₂的轉化率，可以采取的措施有                   。?
A.加了催化劑     B.增大容器體積?C.降低反應體系的溫度    D.加入一定量N₂?
（3）若在0.5 L的密閉容器中，一定量的氮氣和氫氣進行如下反應：?
N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g) ΔH<0，其化學平衡常數K與溫度T的關系如表所示：?

T/℃	200	300	400
K	K1	K3	0.5

 
請完成下列問題：?
①試比較K₁、K₂的大小，K₁                K₂（填“<”“>”或“＝”）；?
②下列各項能作為判斷該反應達到化學平衡狀態的依據是      （填序號字母）
A.容器內N₂、H₂、NH₃的物質的量濃度之比為1:3:2? B.v(H₂)_正＝3v(H₂)_逆?
C.容器內壓強保持不變?D.混合氣體的密度保持不變?
③400℃時，反應2NH₃(g)N₂(g)+3H₂(g)的化學平衡常數為           。當測得NH₃、N₂和H₂物質的量分別為3 mol、2 mol和 1 mol時，則該反應的v(N₂)_正      v(N₂)_逆（填“<”“>”或“＝”）。?
（4）根據化學反應速率和化學平衡理論，聯系合成氨的生產實際，你認為下列說法不正確的是                     。
A.化學反應速率理論可指導怎樣在一定時間內快出產品?
B.勒夏特列原理可指導怎樣使用有限原料多出產品?
C.催化劑的使用是提高產品產率的有效方法?
D.正確利用化學反應速率和化學反應限度理論都可以提高化工生產的綜合經濟效益

Answer 1

（1）0.01 mol·L^-1·min^-1       50%? (2)C、D?
（3）①> ②C ③2   >?
(4)C?

1、根據反應速率的定義：單位時間內物質的量濃度變化量來表示，根據方程式的序數比可以計算出反應消耗的c(N₂)為0.05 mol·L^-1則5分鐘之內v(N₂)="0.01" mol·L^-1·min^-1，反應消耗氫氣的物質的量為0.3mol，轉化率為0.3/0.6=0.5,所以轉化率為 50%。
2.催化劑不能影響轉化率，增大體積相當于減小壓強，反應向氣體體積增大的方向進行，即逆反應進行，氫氣的轉化率減小，由于正反應是放熱反應，所以降低溫度，可以使反應向正反應方向進行，同時加入氮氣也使反應向正反應方向進行，所以這兩種方法都可以增大氫氣轉化率，
3、溫度升高，平衡常數增大，所以K₁>K₂
A容器內N₂、H₂、NH₃的物質的量濃度之比為1:3:2和B.v(H₂)_正＝3v(H₂)_逆都不能說明反應達到了平衡，因為只要反應開始了就有這個比例關系。
C.容器內壓強保持不變和D.混合氣體的密度保持不變可以說明反應達到了平衡狀態，因為反應是一個體積改變的反應，當容器的壓強不變時，或者根據體系質量不變，當密度不變時，說明容器的體積不變，即壓強不變，說明體系達到平衡狀態。
4、催化劑不能提高轉化率，只能縮短反應時間。
點評：本題難度不大，主要考察化學平衡的判斷，掌握化學平衡常數只與溫度有關，做題時要看清題意。