Question

（共14分）氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，合成氨工业在国民生产中有重要意义。以下是关于合成氨的有关问题，请回答：

（1）若在一容积为2L的密闭容器中加入0.2 molN₂；的和0.6 molH₂的，在一定条件下发生反应： ，若在5分钟时反应达到平衡，此时测得NH₃ 的物质的量为0.2 mol。则前5分钟的平均反应速率v( N₂)=____。

（2）平衡后，若要提高H₂的转化率，可以采取的措施有______。

A．加了催化剂                B．增大容器体积

C．降低反应体系的温度        D．加入一定量氮气

（3）若在0.5 L的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下反应：

，其化学平衡常数K与温度T的关系如表所示：

请完成下列问题：

①试比较 、 的大小， ____  (填“<”、“>”或“=”)：

②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是____（填序号字母）

A．容器内 N₂、H₂、NH₃的物质的量浓度之比为1：3：2

B．

C．容器内压强保持不变

D．混合气体的密度保持不变

③400℃时，反应 的化学平衡常数为____。当测得NH₃、N₂和H₂ 物质的量分别为3 mol、2 mol和1 mol时，则该反应的 （填“<”、“>”或“=”)。

（4）根据化学反应速率和化学平衡理论，联系合成氨的生产实际，你认为下列说法不正确的是____。

A．化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品

B．勒夏特列原理可指导怎样使用有限原料多出产品

C．催化剂的使用是提高产品产率的有效方法

D．正确利用化学反应速率和化学反应限度理论都可以提高化工生产的综合经济效益

Answer

（1）0.01mol·L-1·min-1 （2）C、D

（3）①＞② BC ③ 2 ＞ （4） C

【解析】

试题分析：（1）根据化学反应方程式，在5分钟时，生成NH3 的物质的量为0.2 mol，则氮气反应掉0.1mol，则前5分钟的平均反应速率v( N2)=0.1mol/(5min·2L)= 0.01mol·L-1·min-1 ；

（2） A．加入催化剂，不影响平衡，氢气转化率不变，错误；B．增大容器体积，平衡逆向移动，氢气的转化率降低，错误；C．降低反应体系的温度，平衡正向移动，氢气的转化率增大，正确；D．加入一定量氮气，加入氮气，平衡正向移动，氢气的转化率增大，正确；选CD。

（3）①因工业合成氨是放热反应，升高温度平衡向左移动，反应程度减小，K1＞K2；

②A.容器中N2、H2、NH3的浓度之比与反应是否达到平衡状态无关，错误；B.可逆反应达到平衡状态时，v（正）=v（逆），且化学反应速率之比等于化学计量数之比，反应平衡时，3v正(N2)＝v逆(H2)，说明反 应达到平衡状态，正确；C.因反应前后气体总体积发生变化，压强不变，说明反应混合物中各组分的含量不变，即反应处于平衡状态，正确；D.反应前后气体质量不变，容器容积不变，反应过程中混合气体的密度一直保持不变；不能说明反应达到平衡状态，错误；选BC；

③根据可逆反应，平衡常数互为倒数，在400℃时，合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的化学平衡常数K＝0.5，则2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化学平衡常数为2；利用容器中各物质的物质的量浓度可知Q=62/(4×23)=1.125＞2，平衡正向移动，v（正）＞v（逆）。

（4）催化剂不能提高转化率，只能改变化学反应速率，缩短反应时间，选C。

考点：考查化学反应速率的计算，影响平衡的因素，化学平衡状态的判断，化学平衡常数等知识。