Question

(16分)氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，合成氨工业在国民生产中有重要意义。以下是关于合成氨的有关问题，请回答：

（1）若在一容积为2 L的密闭容器中加入0.2 mol的N₂和0.6 mol的H₂在一定条件下发生反应: N₂(g) +3H₂(g)2NH₃(g) ΔH<0，若在5分钟时反应达到平衡，此时测得NH₃的物质的量为0.2 mol。则前5分钟的平均反应速率v(N₂)=          。平衡时H₂的转化率为         。

（2）平衡后，若要提高H₂的转化率，可以采取的措施有                   。

A.加了催化剂     B.增大容器体积C.降低反应体系的温度    D.加入一定量N₂

（3）若在0.5 L的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下反应：

N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g) ΔH<0，其化学平衡常数K与温度T的关系如表所示：

T/℃	200	300	400
K	K1	K3	0.5

请完成下列问题：

①试比较K₁、K₂的大小，K₁                K₂（填“<”“>”或“＝”）；

②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是      （填序号字母）

A.容器内N₂、H₂、NH₃的物质的量浓度之比为1:3:2 B.v(H₂)_正＝3v(H₂)_逆

C.容器内压强保持不变D.混合气体的密度保持不变

③400℃时，反应2NH₃(g)N₂(g)+3H₂(g)的化学平衡常数为           。当测得NH₃、N₂和H₂物质的量分别为3 mol、2 mol和 1 mol时，则该反应的v(N₂)_正      v(N₂)_逆（填“<”“>”或“＝”）。

（4）根据化学反应速率和化学平衡理论，联系合成氨的生产实际，你认为下列说法不正确的是                     。

A.化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品

B.勒夏特列原理可指导怎样使用有限原料多出产品

C.催化剂的使用是提高产品产率的有效方法

D.正确利用化学反应速率和化学反应限度理论都可以提高化工生产的综合经济效益

Answer

（1）0.01 mol·L-1·min-1       50% (2)C、D

（3）①> ②C ③2   >

(4)C

【解析】

1、根据反应速率的定义：单位时间内物质的量浓度变化量来表示，根据方程式的序数比可以计算出反应消耗的c(N2)为0.05 mol·L-1则5分钟之内v(N2)="0.01" mol·L-1·min-1，反应消耗氢气的物质的量为0.3mol，转化率为0.3/0.6=0.5,所以转化率为 50%。

2.催化剂不能影响转化率，增大体积相当于减小压强，反应向气体体积增大的方向进行，即逆反应进行，氢气的转化率减小，由于正反应是放热反应，所以降低温度，可以使反应向正反应方向进行，同时加入氮气也使反应向正反应方向进行，所以这两种方法都可以增大氢气转化率，

3、温度升高，平衡常数增大，所以K1>K2

A容器内N2、H2、NH3的物质的量浓度之比为1:3:2和B.v(H2)正＝3v(H2)逆都不能说明反应达到了平衡，因为只要反应开始了就有这个比例关系。

C.容器内压强保持不变和D.混合气体的密度保持不变可以说明反应达到了平衡状态，因为反应是一个体积改变的反应，当容器的压强不变时，或者根据体系质量不变，当密度不变时，说明容器的体积不变，即压强不变，说明体系达到平衡状态。

4、催化剂不能提高转化率，只能缩短反应时间。

考点：化学反应平衡，平衡常数，影响化学平衡的因素