Question

（12分）合成氨工业的核心反应是：N₂（g)+3H₂（g) 2NH₃（g)   ΔH=Q kJ·mol^-1，能量变化如图所示，回答下列问题：

（1）在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E₁和E₂的变化是：E₁_________（填“增大”、“减小”、“不变”)

（2）在500 ℃、2×10⁷ Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0．5 mol N₂和1．5 mol H₂，充分反应后，放出的热量_________ 46．2 kJ（填“＜”、“＞”或“=”)

（3）关于该反应的下列说法中，正确的是_________。

A．ΔH＞0，气体分子数目增多                 B．ΔH＞0，气体分子数目减少

C．ΔH＜0，气体分子数目增多                 D．ΔH＜0，气体分子数目减少

（4）将一定量的N₂（g)和H₂（g)放入1 L密闭容器中，在500 ℃、2×10⁷ Pa下达到平衡，测得N₂为0．10 mol，H₂为0．30 mol，NH₃为0．10 mol。计算该条件下达到平衡时H₂转化为NH₃的转化率_________。若升高温度，K值变化_______（填“增大”、“减小”或“不变”)。

（5）在上述（4）反应条件的密闭容器中欲提高合成氨中H₂的转化率，下列措施可行的__（填字母)。

A．向容器中按原比例再充入原料气                B．向容器中再充入惰性气体

C．改变反应的催化剂                            D．分离出氨气

Answer

18．（12分）

（1）减小 （2）＜ （3）D （4）33．3% 减小 （5）A、D

【解析】

试题分析：（1）在反应体系中加入催化剂，降低了反应的活化能，即E1减小，反应热不变。

（2）由图像可知N2（g)＋3H2（g) 2NH3（g) ΔH＝－92．4 kJ·mol－1，使用催化剂，加快了反应速率，但平衡并不移动，平衡转化率不变，上述反应仍不能进行彻底，所以0．5 mol N2和1．5 mol H2充分反应后放出的热量应小于46．2 kJ。

（3）由图可知反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，ΔH<0，根据反应方程式可知气体的物质的量减小，ΔS<0，答案选D。

（4） N2（g)＋3H2（g)2NH3（g)

起始： m n 0

转化： x 3x 2x

平衡： m－x n－3x 2x

根据题意m－x＝0．1 mol n－3x＝0．3 mol 2x＝0．1 mol

解得x＝0．05 mol m＝0．15 mol n＝0．45 mol α（H2)＝3x÷n＝0．15moL÷0．45mol×100%＝33．3%。

ΔH<0，升温，平衡左移，K值减小。

（5）欲提高H2的转化率应使平衡右移，向容器中按原比例再充入原料气，相当于增大压强，平衡右移，A可行，B中充惰性气体对平衡无影响，C中改变催化剂不改变平衡移动，D中分离出氨气，平衡右移，方法可行，答案选A、D。

考点：考查影响化学反应速率的因素，影响化学平衡的因素等知识。