Question

12．合成氨工业在现代农业、国防工业中，有着重要的地位
已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1
（1）下列有关该反应速率的叙述，正确的是（选填序号）ad．
a．升高温度可以增大活化分子百分数，加快反应速率
b．增大压强不能增大活化分子百分数，但可以加快反应速率
c．使用催化剂可以使反应物分子平均能量升高，加快反应速率
d．在质量一定的情况下，催化剂颗粒的表面积大小，对反应速率有显著影响
（2）①该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）．c（{N}_{2}）}$．
②根据温度对化学平衡的影响规律可知，对于该反应，温度越高，其平衡常数的值越小．
（3）某温度下，若把10mol N₂与30mol H₂ 置于体积为10L的密闭容器内，反应达到平衡状态时，测得平衡混合气体中氨的体积分数为20%，则该温度下反应的K=$\frac{1}{12}$（可用分数表示）．
（4）对于合成氨反应而言，如图有关图象一定正确的是（选填序号）ac．

Answer 1

分析 （1）a．升高温度可以增大活化分子百分数，导致加快反应速率；
b．增大压强不能增大活化分子百分数，但增大单位体积内活化分子个数，所以可以加快反应速率；
c．使用催化剂可以降低活化能，加快反应速率；
d．反应物接触面积越大，其反应速率越快；
（2）①化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）．c（{N}_{2}）}$；
②该反应的正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小；
（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始 1      3        0
转化 x      3x       2x
平衡1-x     3-3x     2x
平衡混合气体中氨的体积分数为20%，$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$×100%=20%，
解得x=$\frac{1}{3}$，根据K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）．c（{N}_{2}）}$进行计算；
（4）a．升高温度，平衡逆向移动，则氨气的体积分数减小；
b．反应到达平衡时，各物质浓度变化量之比等于其计量数之比；
c．使用催化剂加快反应速率，缩短反应时间，但不影响平衡移动．

解答 解：（1）a．升高温度可以增大活化分子百分数，有效碰撞的次数增加，则加快反应速率，故a正确；
b．增大压强，可增大单位体积活化分子数目，则加快反应速率，故b错误；
c．使用催化剂，降低反应的活化能，加快反应速率，但反应物分子平均能量不变，故c错误；
d．增大固体表面积，可增大反应速率，故d正确，
故答案为：ad；
（2）①K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，则K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）．c（{N}_{2}）}$，故答案为：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）．c（{N}_{2}）}$；
②该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则平衡常数K减小，温度越高，K越小，故答案为：小；
（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始 1       3        0
转化 x       3x      2x
平衡1-x     3-3x     2x
平衡混合气体中氨的体积分数为20%，$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$×100%=20%，
解得x=$\frac{1}{3}$，K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）．c（{N}_{2}）}$=$\frac{（\frac{2}{3}）^{2}}{\frac{2}{3}×{2}^{3}}$=$\frac{1}{12}$，
故答案为：$\frac{1}{12}$；
（4）a．升高温度，平衡逆向移动，则氨气的体积分数减小，但反应到达平衡的时间缩短，故正确；
b．反应到达平衡时，各物质浓度变化量之比等于其计量数之比，氢气与氨气浓度变化量之比为3：2，故错误；
c．使用催化剂加快反应速率，缩短反应时间，但不影响平衡移动，符合题意，故正确；
故选ac．

点评 本题考查较综合，涉及化学平衡及常数的有关计算、平衡及反应速率影响因素等知识点，侧重考查学生分析判断及计算能力，这些都是高频考点，注意催化剂只影响反应速率不影响平衡移动，题目难度中等．