Question

已知下列反應：
①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ?mol^-1．
②4NH₃（g）+5O₂（g） 

Pt-Rh  .

△

4NO（g）+6H₂O（g）；△H＜0
（1）在500℃、2.02×10⁷Pa和鐵催化條件下向一密閉容器中充入1molN₂和3molH₂，充分反應后，放出的熱量

＜

（填“＜”“＞”“=”）92.4kJ，理由是

N₂和H₂反應生成NH₃的反應為可逆反應，可逆反應不能完全進行到底

．
（2）為有效提高氫氣的轉化率，可采取的措施有

BCE

；
A．降低溫度    B．及時移出氨   C．增大壓強    D．降低壓強    E．循環利用和不斷補充氮氣
（3）反應②的化學平衡常數表達式K=

[NO]4[H2O]6

[NH3]4[O2]5

，溫度降低時，K值

增大

（填“增大”、“減小”或“無影響”）；
（4）在0.5L的密閉容器中，加入2.5mol N₂ 和 7.5mol H₂，當該反應達到平衡時，測出平衡混合氣的總物質的量為6mol，則平衡時氮氣的轉化率=

80%

．

Answer 1

分析：（1）N₂和H₂反應生成NH₃的反應為可逆反應，可逆反應不能完全進行到底，反應物的轉化率不能達到100%；
（2）依據化學平衡的影響因素和條件變化進行分析判斷；因增大反應物的濃度，減少生成物的濃度，增大壓強，降低溫度工業合成氨反應向正反應方向移動，氫氣的轉化率提高，但在實際生產中不能用低溫，因為溫度低化學反應速率慢；
（3）平衡常數的計算方法列式計算；平衡常數隨溫度變化；
（4）結合化學平衡的三段式列式計算．

解答：解：（1）N₂和H₂反應生成NH₃的反應為可逆反應，反應為：N₂+3H₂2NH₃，可逆反應不能完全進行到底，反應物的轉化率不能達到100%，此溫度下的1molN₂和3molH₂放在一密閉容器中，不能生成2molNH₃，則反應放出的熱量小于92.0kJ，
故答案為：＜；N₂和H₂反應生成NH₃的反應為可逆反應，可逆反應不能完全進行到底；
（2）為有效提高氫氣的轉化率，可采取的措施有：
A、反應是放熱反應，降溫平衡正向進行，氫氣轉化率增大，但在實際生產中不能用低溫，因為溫度低化學反應速率慢，故A不符合；
B、及時移出氨氣，能提高氫氣的轉化率，故B符合；
C、增大壓強平衡向氣體體積減小的反應方向進行，氫氣轉化率增大，故C符合；
D、降低壓強，平衡向氣體體積增大的反應方向進行，氫氣轉化率減小，故D不符合；
E、循環利用和不斷補充氮氣，能提高氫氣轉化率，故E符合；
故答案為：BCE；
（3）4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O，
該反應的平衡常數K=

[NO]4[H2O]6

[NH3]4[O2]5

；因工業合成氨反應是放熱反應，降低溫度，平衡向正反應方向移動，化學平衡常數增大，
故答案為：

[NO]4[H2O]6

[NH3]4[O2]5

；增大；
（4）依據化學平衡三段式列式計算：設氮氣轉化物質的量為x
                 N₂ +3H₂=2NH₃
  起始量（mol） 2.5   7.5   0
  變化量（mol） x     3x   2x 
  平衡量（mol） 2.5-x 7.5-3x 2x
平衡混合氣的總物質的量為6mol，對應的相對分子質量：2.5-x+7.5-3x+2x=6
解得x=2，
則N₂轉化率為

2

2.5

×100%=80%，
故答案為：80%．

點評：本題考查了可逆反應、化學平衡常數、化學平衡影響因素判斷、化學平衡計算等，試題的綜合性較強，難度中等．