Question

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

（1）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 _________

（2）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_________ 46．2 kJ（填“＜”、“＞”或“=”）

（3）关于该反应的下列说法中，正确的是_________

A．ΔH＞0，气体分子数目增多                 B．ΔH＞0，气体分子数目减少

C．ΔH＜0，气体分子数目增多                 D．ΔH＜0，气体分子数目减少

（4）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_________。若升高温度，K值变化_______（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（5）在上述（4）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）减小，不变 （2）＜ （3）D （4）33.3％ 减小 （5）AD

【解析】

试题分析：（1）加入催化剂，降低反应的活化能，则E1和E2都减小，但是不会改变反应的焓变，所以E2-E1不变，故答案为：减小；不变；

（2）当0.5mol N2和1.5mol H2完全反应时，才能放出46.2kJ的热量，但反应为可逆反应，不能完全进行，则密闭容器中充入0.5mol N2和1.5mol H2，充分反应后，放出的热量小于46.2kJ；

（3）N2（g）+3H2（g）2NH3（g）；△H=QKJ•mol-1 ，图象分析可知反应是放热反应△H＜0，反应前后是气体体积减小的反应，△S＜0；故答案为D；

（4）根据化学方程式和三段式列式计算：

N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）

初始浓度； 0.6 0.45 0

变化浓度：0.5 0.15 0.1

平衡浓度：0.1 0.3 0.1

该条件下H2的转化率=×100%≈33.3%，反应是放热反应，升温平衡逆向进行，平衡常数减小；

（5）根据化学平衡：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g），反应是气体体积减小的放热反应，欲提高H2的转化率，平衡正向进行；A．向容器中按原比例再充入原料气，则压强增大，平衡向右移动，氢气的转化率增大，故A正确；B．向容器中再充入惰性气体，则各组分浓度不变，平衡不移动，氢气的转化率不变，故B错误；C．改变反应的催化剂，不影响平衡的移动，氢气的转化率不变，故C错误；D．液化生成物分离出氨，平衡向右移动，氢气的转化率增大，故D正确；故答案为AD。

【考点定位】考查平衡常数即影响因素、化学反应速率、影响化学平衡的元素与平衡状态的判断等。

【名师点晴】平衡状态判断选择判断的物理量，应随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；注意反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，必须是同一物质的正逆反应速率相等；反应达到平衡状态时，平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，此类试题中容易发生错误的情况往往有：平衡时浓度不变，不是表示浓度之间有特定的大小关系；正逆反应速率相等，不表示是数值大小相等；对于密度、相对分子质量等是否不变，要具体情况具体分析等。