Question

（12分）合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径，对化学工业技术也产生了重大影响。合成氨反应的化学方程式为：N₂(g)＋3H₂(g)3NH₃(g)△H＝－92.2kJ/mol。合成氨工业中原料气N₂可从空气中分离得到，H₂可用碳在高温下与水蒸气反应制得。我国合成氨工业目前的生产条件为：催化剂－铁触媒，温度－400～500℃，压强－30～50MPa。回答下列问题：

（1）将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气：

C(s) + H₂O(g)  H₂(g) +CO(g)   △H = +131.3 kJ ，△S = +133.7 J/K

该反应在低温下能否自发                    （填：能或否）。

（2）合成氨工业中原料气压缩到30～50MPa的原因是                                。从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，实际生产中采用400～500℃的高温，原因之一是考虑到催化剂的催化活性，原因之二是                                        。

（3）已知在400℃时，N₂ (g)+ 3H₂(g) 2NH₃(g) 的K=0.5。

①在400℃时， 2NH₃(g)N₂ (g)+ 3H₂(g)的K=            （填数值）。

②400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应V(N₂)_正             V(N₂)_逆（填：＞、＜、＝、不能确定）。

③500℃、50MPa时，在容积为2L的容器中加入1 mol N₂、3 mol H₂，反应达平衡后测得平衡常数为K，此时N₂的转化率为x。则K和x的关系满足K＝                  。

④在三个相同容器中各充入1 molN₂和3molH₂，在某一不同条件下反应并达到平衡，氨的体积分数随时间变化曲线如下图。下列说法正确的是            （填序号）。

A．图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且P₂＞P₁

B．图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响，且P₁＞P₂

C．图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响，且T₁＞T₂

D．图Ⅱ可能是同温同压下，催化剂性能：1＞2

 

Answer 1

（1）否(不能)。（2分）

（2）增大压强，使合成氨的平衡右移，从而提高氨的产率。（2分）

     增大反应速率，缩短达到平衡所需的时间。（2分）

（3）①2（1分）；②=（1分）；③(2分)；④D（2分）。

解析: