环境问题正引起全社会的关注.用NH3催化还原NxOy可以消除氮氧化物的污染.对构建生态文明有着极为重要的意义(1)已知N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H＜0.当反应器中按n(N2):n(H2)=1:3投料.分别在200℃.400℃.600℃下达到平衡时.混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线如图1．①曲线a对应的温度是200℃．②关于工业� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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6．环境问题正引起全社会的关注，用NH₃催化还原N_xO_y可以消除氮氧化物的污染，对构建生态文明有着极为重要的意义
（1）已知N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，当反应器中按n（N₂）：n（H₂）=1：3投料，分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线如图1．

①曲线a对应的温度是200℃．
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是ACDE
A．及时分离出NH₃可以提高H₂的平衡转化率
B．P点原料气的平衡转化率接近100%，是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件
C．图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N）
D．M点对应的H₂转化率是75%
E．如果N点时c（NH₃）=0.2mol•L^-1，N点的化学平衡常数K≈0.93
（2）用NH₃催化还原N_xO_y时包含以下反应．
已知：反应I：4NH₃（g）+6NO（g）?5N₂（g）+6H₂O（l）△H₁＜0
反应II：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H₂＜0
反应III：4NH₃（g）+6NO₂（g）?5N₂（g）+3O₂（g）+6H₂O（l）△H₃＞0
相同条件下，反应I在2L密闭容器内，选用不同的催化剂，反应产生N₂的量随时间变化如图2所示．
①计算0～4分钟在A催化剂作用下，反应速率v（NO）=0.375mol•L^-1min^-1．
②下列说法正确的是CD．
A．该反应的活化能大小顺序是：E_a（A）＞E_a（B）＞E_a（C）
B．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数
C．单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡
D．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡
（3）一定温度下，反应III在容积可变的密闭容器中达到平衡，此时容积为3L，c（N₂）与反应时间t变化曲线X如图3所示，若在t₁时刻改变一个条件，曲线X变为曲线Y或曲线Z．则：
①曲线X变为Y曲线改变的条件是：加入催化剂，变为曲线 Z改变的条件是将容器的体积快速压缩至2L．
②若t₂降低温度，t₃达到平衡，请在上图中画出曲线X在t₂-t₄内c（N₂）的变化曲线．

分析（1）①正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，氨气的含量减小；
②A．减小生成物浓度平衡正向移动；
B．P点原料气的平衡转化率接近100%，但此时压强为100MPa，高压对设备的要求太高，导致成本高，不是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件；
C．K只受温度影响，温度不变平衡常数不变，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小；
D．M点时氨的物质的量的分数为60%，根据反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）利用三段式计算；
E．计算平衡时各组分浓度，代入K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）．{c}^{3}（{H}_{2}）}$计算平衡常数；
（2）①已知4分钟时氮气为2.5mol，4NH₃（g）+6NO（g）?5N₂（g）+6H₂O（l），则消耗的NO为3mol，根据v（NO）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算；
②A．相同时间内生成的氮气的物质的量越多，则反应速率越快，活化能越低；
B．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了单位体积内活化分子个数；
C．单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，正逆反应速率相等；
D．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，该反应是放热反应，随着反应的进行，温度升高平衡逆向移动，K值变小；
（3）①图象分析曲线X变化为曲线Y是缩短反应达到平衡的时间，最后达到相同平衡状态，体积是可变的恒压容器，说明改变的是加入了催化剂；当曲线X变为曲线Z时N₂物质的量浓度增大，可变容器中气体体积和浓度成反比；
②反应III为吸热反应，若t₂降低温度，则平衡逆向移动，氮气的浓度减小．

解答解：（1）①合成氨的反应为放热反应，反应温度越高，越不利于反应正向进行，曲线a的氨气的物质的量分数最高，其反应温度对应相对最低，所以a曲线对应温度为200°C；
故答案为：200℃；
②A．及时分离出NH₃，可以使平衡正向进行，可以提高H₂的平衡转化率，故A正确；
B．P点原料气的平衡转化率接近100%，但此时压强为100MPa，高压对设备的要求太高，导致成本高，当前工业生产工艺中采用的500℃、20MPa～50MPa，故B错误；
C．平衡常数与温度有关，与其他条件无关，温度相同时平衡常数相同，反应是放热反应，温度越高平衡常数越小，则M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N），故C正确；
D．M点时氨的物质的量的分数为60%，利用三段式，设H₂转化率是x
根据反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始    1       3         0
转化    x       3x        2x
平衡   1-x      3-3x      2x
$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$=60%，所以x=0.75，故D正确；
E．N点时c（NH₃）=0.2mol•L^-1，氨气体积分数为20%，则：
                 N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始浓度（mol/L）：x     3x         0
变化浓度（mol/L）：0.1 0.3       0.2
平衡浓度（mol/L）：x-0.1 3x-0.3    0.2
所以$\frac{0.2}{4x-0.2}$=20%，解得x=0.3，平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）．{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0．{2}^{2}}{0.2×0．{6}^{3}}$≈0.93，故E正确，
故选：ACDE；
（2）①已知4分钟时氮气为2.5mol，4NH₃（g）+6NO（g）?5N₂（g）+6H₂O（l），则消耗的NO为3mol，根据v（NO）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{3mol}{2L}}{4min}$=0.375mol•L^-1min^-1，
故答案为：0.375mol•L^-1min^-1；
②A．相同时间内生成的氮气的物质的量越多，则反应速率越快，活化能越低，故活化能大小顺序是：E_a（A）＜E_a（B）＜E_a（C），故A错误；
B．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了单位体积内活化分子个数，活化分子百分数不变，故B错误；
C．单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，正逆反应速率相等，说明反应已经达到平衡，故C正确；
D．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，该反应是放热反应，随着反应的进行，温度升高平衡逆向移动，K值变小，当K值不变时，说明反应已经达到平衡，故D正确；
故选CD；
（3）①分析图象可知曲线X变化为曲线Y是缩短反应达到平衡的时间，最后达到相同平衡状态，反应中体积是可变的，已知是恒压容器，说明改变的是加入了催化剂；
当曲线X变为曲线Z时N₂物质的量浓度增大，可变容器中气体体积和浓度成反比，曲线X，体积为3L，N₂浓度为3mol/L，改变条件当曲线X变为曲线Z时，N₂浓度为4.5mol/L，则体积压缩体积为：3：V=4.5：3，V=2L，所以将容器的体积快速压缩至2L符合；
故答案为：加入催化剂；将容器的体积快速压缩至2L；
②反应III为吸热反应，若t₂降低温度，则平衡逆向移动，氮气的浓度减小，在t₃达到平衡，曲线X在t₂-t₄内 c（N₂）的变化曲线为，故答案为：．

点评本题考查了化学平衡影响因素分析判断、化学平衡计算、平衡状态的判断等，题目难度较大，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力，注意：（2）D选项中绝热条件下K值随着反应的进行而改变，为易错点．

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B．保持温度和容器体积不变，充入2mol N₂，化学反应速率加快
C．平衡后仅增大反应物浓度，则平衡一定右移，各反应物的转化率一定都增大
D．平衡后移动活塞压缩气体，平衡时SO₂、O₂的百分含量减小，SO₃的百分含量增大
E．保持温度和容器体积不变，平衡后再充入2mol SO₃，再次平衡时SO₂的百分含量比原平衡时SO₂的百分含量小
F．平衡后升高温度，平衡常数K增大
（2）将一定量的SO₂（g）和O₂（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，在不同温度下进行反应得到如表中的两组数据：

实验编号	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
实验编号	温度/℃	SO₂	O₂	SO₂	O₂	达到平衡所需时间/min
1	T₁	4	2	x	0.8	6
2	T₂	4	2	0.4	y	9

①实验1从开始到反应达到化学平衡时，v（SO₂）表示的反应速率为0.2 mol•L^-1•min^-1；
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①用离子方程式表示该溶液呈碱性的原因：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-；
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；含有极性共价键和非极性共价键的化合物的电子式为

．
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．

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A．

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B．

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A．

⑤②①③④

B．

③②⑤④①

C．

⑤④③②①

D．

⑤②①④③

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