Question

已知反应N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)，某温度下，向体积固定的1L密闭容器中充入1mol N₂(g)和3mol H₂(g)，测得不同时刻反应前后的压强关系如下表所示：

时间/min	5	10	15	20	25	30
压强比值P后/P前	0.98	0.88	0.80	0.75	0.75	0.75

(1)0~15min内,用H₂表示的平均反应速率为v(H₂) =___________________mol·L^-1·min^-1。

(2)达到平衡时N₂的转化率为________，该温度下的平衡常数为___________(保留两位小数)。

(3)已知该反应为放热反应，下图为不同条件下反应速率随时间的变化情况(每次仅改变一个条件)：a时改变的条件可能是____________；b时改变的条件可能是_______________。

(4)一定条件下的密闭容器中，该反应达到平衡后要提高H₂的转化率，可以采取的措施有（_________）

A．低温低压   B．加入催化剂   C．增加N₂的浓度   D．增加H₂的浓度   E．分离出NH₃

Answer

0.08 50% 0.59 加入催化剂 加入N2或H2 CE

【解析】

在计算反应速率时，要注意题干中提供的是物质的物质的量还是物质的量浓度，以选择合适的公式正确计算；由题中提供的表格可知，大约20min时，该反应达到平衡状态，平衡状态时，压强变为初始的0.75倍，借助公式可知此时容器内气体的总物质的量，再经过三段式计算即可得到此条件下的K；一般，升高温度或增大压强会使反应速率都增大，温度变化导致速率改变的同时，平衡状态也必然发生移动，但压强就不一定；对于催化剂，其加入会使反应速率都增加，同时也不会影响平衡状态；转化率与多种因素有关，如温度，压强，浓度以及投料比等。

(1)0~15min，压强变为最初的0.80倍，由公式可知，气体总物质的量变化为初始的0.80倍，列三段式：，则有，解得x=0.4，所以15min内氢气的量减少了1.2mol，那么；

(2)由题可知，达到平衡时，气体的压强变为初始的0.75倍，由公式可知，气体总物质的量变为初始的0.75倍，列三段式：，则有，解得x=0.5，所以平衡时，N2，H2，NH3的物质的量分别为0.5mol，1.5mol，1mol，浓度即分别0.5mol/L，1.5mol/L，1mol/L，所以平衡状态时N2转化率为：，平衡常数为：；

(3)由图可知，a时改变条件后，正逆反应速率都增大，但是平衡状态未发生变化，考虑到该反应若只改变压强平衡一定会发生移动，所以改变的条件只能是催化剂的加入；b时，条件改变后逆反应速率未变化，而正反应速率瞬间增大，所以条件可能是增大反应物N2或H2的浓度；

(4)A．该反应是放热反应，因此低温条件下有利于反应正向进行，对提高氢气转化率有帮助；由于该反应气体总量减小，所以减压会使反应逆向进行，对提高氢气转化率不利，A项错误；

B．催化剂对于平衡无影响，无法改变氢气的转化率，B项错误；

C．仅增大氮气的浓度，会使平衡正向移动，氢气转化率提高，C项正确；

D．增加氢气的浓度，虽然会使平衡正向移动，但是相反的，氢气的转化率会下降，D项错误；

E．将产物氨气从体系内分离出去，可以使平衡正向移动，进而提高氢气的转化率，E项正确；

答案选CE。