Question

12．合成氨工業在現代農業、國防工業中，有著重要的地位
已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1
（1）下列有關該反應速率的敘述，正確的是（選填序號）ad．
a．升高溫度可以增大活化分子百分數，加快反應速率
b．增大壓強不能增大活化分子百分數，但可以加快反應速率
c．使用催化劑可以使反應物分子平均能量升高，加快反應速率
d．在質量一定的情況下，催化劑顆粒的表面積大小，對反應速率有顯著影響
（2）①該反應的化學平衡常數表達式為K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）．c（{N}_{2}）}$．
②根據溫度對化學平衡的影響規律可知，對于該反應，溫度越高，其平衡常數的值越小．
（3）某溫度下，若把10mol N₂與30mol H₂ 置于體積為10L的密閉容器內，反應達到平衡狀態時，測得平衡混合氣體中氨的體積分數為20%，則該溫度下反應的K=$\frac{1}{12}$（可用分數表示）．
（4）對于合成氨反應而言，如圖有關圖象一定正確的是（選填序號）ac．

Answer 1

分析 （1）a．升高溫度可以增大活化分子百分數，導致加快反應速率；
b．增大壓強不能增大活化分子百分數，但增大單位體積內活化分子個數，所以可以加快反應速率；
c．使用催化劑可以降低活化能，加快反應速率；
d．反應物接觸面積越大，其反應速率越快；
（2）①化學平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）．c（{N}_{2}）}$；
②該反應的正反應是放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數減小；
（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始 1      3        0
轉化 x      3x       2x
平衡1-x     3-3x     2x
平衡混合氣體中氨的體積分數為20%，$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$×100%=20%，
解得x=$\frac{1}{3}$，根據K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）．c（{N}_{2}）}$進行計算；
（4）a．升高溫度，平衡逆向移動，則氨氣的體積分數減小；
b．反應到達平衡時，各物質濃度變化量之比等于其計量數之比；
c．使用催化劑加快反應速率，縮短反應時間，但不影響平衡移動．

解答 解：（1）a．升高溫度可以增大活化分子百分數，有效碰撞的次數增加，則加快反應速率，故a正確；
b．增大壓強，可增大單位體積活化分子數目，則加快反應速率，故b錯誤；
c．使用催化劑，降低反應的活化能，加快反應速率，但反應物分子平均能量不變，故c錯誤；
d．增大固體表面積，可增大反應速率，故d正確，
故答案為：ad；
（2）①K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，則K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）．c（{N}_{2}）}$，故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）．c（{N}_{2}）}$；
②該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，則平衡常數K減小，溫度越高，K越小，故答案為：小；
（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始 1       3        0
轉化 x       3x      2x
平衡1-x     3-3x     2x
平衡混合氣體中氨的體積分數為20%，$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$×100%=20%，
解得x=$\frac{1}{3}$，K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）．c（{N}_{2}）}$=$\frac{（\frac{2}{3}）^{2}}{\frac{2}{3}×{2}^{3}}$=$\frac{1}{12}$，
故答案為：$\frac{1}{12}$；
（4）a．升高溫度，平衡逆向移動，則氨氣的體積分數減小，但反應到達平衡的時間縮短，故正確；
b．反應到達平衡時，各物質濃度變化量之比等于其計量數之比，氫氣與氨氣濃度變化量之比為3：2，故錯誤；
c．使用催化劑加快反應速率，縮短反應時間，但不影響平衡移動，符合題意，故正確；
故選ac．

點評 本題考查較綜合，涉及化學平衡及常數的有關計算、平衡及反應速率影響因素等知識點，側重考查學生分析判斷及計算能力，這些都是高頻考點，注意催化劑只影響反應速率不影響平衡移動，題目難度中等．