Question

合成氨工业的核心反应是：N₂（g)+3H₂（g) 2NH₃（g)   ΔH= Q kJ·mol^-1，能量变化如图所示，回答下列问题：

（1）在500 ℃、2×10⁷ Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0．5 mol N₂和1．5 mol H₂，充分反应后，放出的热量       46．2kJ（填“＜”、“＞”或“=”)。

（2）在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E₁和E₂的变化是：E₁_________（填“增大”、“减小”、“不变”,下同); E₂- E₁         。若升高温度，平衡向______反应方向移动（填“正”或“逆”)，E₂- E₁      （填“增大”、“减小”、“不变”) 。

（3）将一定量的N₂（g)和H₂（g)放入1 L密闭容器中，在500 ℃、2×10⁷ Pa下达到平衡，测得N₂为0．10 mol，H₂为0．30 mol，NH₃为0．10 mol。计算该条件下达到平衡时H₂的转化率________。

（4）在上述（3）反应条件的密闭容器中欲提高合成氨中H₂的转化率，下列措施可行的_  _（填字母)。

A．向容器中按原比例再充入原料气       B．向容器中再充入惰性气体

C．改变反应的催化剂                   D．分离出氨气

Answer

（1）< (2) 减小 不变 逆 不变 （3）33.3%（4）AD

【解析】

试题分析：（1）根据图像可知，1mol氮气完全反应生成2mol氨气放出92.4kJ热量，则0．5 mol N2和1．5 mol H2完全反应放出46.2kJ热量，实际上工业合成氨是可逆反应，所以放出的热量小于46.2kJ。

（2）在反应体系中加入催化剂，降低了反应的活化能，即E1减小，E2减小，但反应热不变，即E2- E1不变，工业合成氨为放热反应，则升高温度，平衡向逆反应方向移动，反应热不变，即E2- E1不变。（3）由反应方程式得N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，平衡时氨气的物质的量为0．1mol，则氢气消耗0．1molx3/2=0．15mol,起始氢气的物质的量为0．3+0．15=0．45mol,所以氢气的转化率为0.15mol÷0.45 mol×100%=33.3%。

（4）欲提高H2的转化率应使平衡右移，向容器中按原比例再充入原料气，相当于增大压强，平衡右移，A可行，B中充惰性气体对平衡无影响，B不选；C中改变催化剂不改变平衡，C不选；D中分离出氨气，平衡右移，方法可行，答案选A、D。

考点：考查化学反应中的能量变化，化学平衡移动，影响化学平衡的因素等知识。