Question

氨在工农业生产中应用广泛．在压强为30MPa时，合成氨平衡混合气体中NH₃的体积分数如下：

温度/℃	200	300	400	500	600
氨含量/%	89.9	71.0	47.0	26.4	13.8

请回答：
（1）根据表中数据，结合化学平衡移动原理，说明合成氨反应是放热反应的原因是

 

．
（2）根据图，合成氨的热化学方程式是

 

．
（3）在一定温度下，将2mol N₂和6mol H₂通入到体积为1L的密闭容器中，发生反应N₂+3H₂?2NH₃，2min达到平衡状态时，H₂转化率是50%，则用H₂表示该反应的平均速率v（H₂）=

 

；该温度下的平衡常数K=

 

（用分数表示）；俗使K增大，可以采取的措施是

 

．
（4）从化学平衡移动的角度分析，提高H₂转化率可以采取的措施是

 

（选填序号字母）
a．及时分离出NH₃ b．升高温度    c．增大压强  d．使用催化剂．

Answer 1

分析：（1）根据表格数据可知温度升高，合成氨平衡混合气体中NH₃的体积分数减少，说明平衡逆向移动，而温度升高，平衡向吸热的方向移动；
（2）根据图写出热化学方程式．注意反应热与物质的量的关系；
（3）利用三段式解题法，求出平衡时各组分的物质的量、各组分物质的量的变化量
根据v=

△c

△t

计算v（H₂）；
根据平衡常数的概念来计算；
根据平衡常数只与温度有关，俗使K增大，则平衡正向移动，然后根据温度与平衡之间的关系来解答；
（4）反应为N₂+3H₂?2NH₃ △H＜0，提高H₂转化率，应使平衡向正反应方向移动，结合方程式的特点和影响化学平衡的条件解答．

解答：解：（1）由表格数据可知温度升高，合成氨平衡混合气体中NH₃的体积分数减少，说明平衡逆向移动，而温度升高，平衡向吸热的方向移动，则合成氨反应是放热反应；
故答案为：温度升高，合成氨平衡混合气体中NH₃的体积分数减少，说明平衡逆向移动，而温度升高，平衡向吸热的方向移动，则合成氨反应是放热反应；
（2）由图可知，

1

2

molN₂（g）与

3

2

molH₂（g）完全反应生成1molNH₃（g）的反应热为-46.1kJ/mol，
所以合成氨的热化学反应方程式为：N₂（g）+3H₂（g）

高温高压

催化剂

2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol，
（3）2min达到平衡状态时，H₂转化率是50%，则消耗的H₂的物质的量为3mol，
               N₂ +3H₂ ?2NH₃，
开始（mol/L）：2      6      0
变化（mol/L）：1      3      2
平衡（mol/L）：1     3      2
H₂的平均反应速率v（H₂）=

△C

△t

=

3mol∕L

2min

=1.5mol∕（L?min）；
答：H₂的平均反应速率为3mol∕L．s．
化学平衡常数K=

C2(NH3)

C( N2 )C3(H2)

=

22

1×33

=

4

27

；
俗使K增大，则平衡正向移动，而该反应为放热反应，所以降低温度，平衡向放热的方向移动，即正向移动，
故答案为：1.5mol∕（L?min）；

4

27

；降低温度；
（4）a．及时分离出NH₃，平衡正向移动，H₂转化率提高，故a正确；
b．升高温度，平衡向吸热的方向移动，即逆反应方向移动，H₂转化率降低，故b错误； 
c．增大压强，平衡向气体体积减少的方向移动，即正向移动，H₂转化率提高，故c正确； 
d．使用催化剂，平衡不移动，H₂转化率不变，故d错误；
故选：ac

点评：本题主要考查了外界条件对平衡的影响、反应速率、平衡常数的计算，难度不大，根据所学知识即可完成．