Question

合成氨的原理為：N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，該反應的能量變化如圖所示．
（1）將1mol N₂和3mol H₂充入體積不變的密閉容器中，在一定條件下達到平衡，放出的熱量

 

（填＞、=、＜）92.4kJ，原因是

 

（2）合成氨反應的平衡常數表達式為：K=

 

．下列措施能使K增大的有

 

（填選項字母）．
A．增加N₂   B．升高溫度   C．降低溫度   D．增大壓強    E．使用高效催化劑
（3）在恒溫恒容條件下，向已達平衡狀態的體系中充入He，容器內的壓強增大，平衡

 

移動．
（4）將0.1mol N₂和0.3mol H₂充入體積不變的密閉容器中，在一定條件下達到平衡，測得容器內氣體壓強變為原來的

7

8

，此時H₂的轉化率為

 

（計算出結果）；欲提高該容器中H₂的轉化率，下列措施可行的是

 

（填選項字母）．
A．向容器中按原比例再充入原料氣     B．向容器中再充入一定量H₂
C．向容器中再充入一定量的N₂        D．改變反應的催化劑
E．液化生成物分離出氨．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,反應熱和焓變

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據反應是可逆反應分析；
（2）平衡常數利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積得到；平衡常數隨溫度變化；
（3）恒溫恒容容器中加入He氣總壓增大分壓不變，平衡不動；
（4）根據化學平衡的三段式列式計算出氫氣的轉化率；根據影響化學平衡的條件分析判斷以及增大一種物質的濃度會提高另一種物質的轉化率．

解答： 解：（1）當1mol N₂和3mol H₂完全反應時，才能放出92.4kJ的熱量，但反應為可逆反應，不能完全進行，所以在一密閉容器中加入1molN₂和3molH₂，在一定條件下充分反應，放出的熱量小于92.4kJ的熱量，
故答案為：＜；反應為可逆反應，不能完全進行，在一密閉容器中加入1molN₂和3molH₂，在一定條件下充分反應，放出的熱量小于92.4kJ的熱量；
（2）N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，平衡常數K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

；措施能使K增大的因素是溫度，平衡常數只隨溫度變化；
A．增加N₂  不改變平衡常數，故A錯誤；
 B．升高溫度，平衡逆向進行，平衡常數減小，故B錯誤；
 C．降低溫度，平衡正向進行，平衡常數增大，故C正確；
 D．增大壓強不改變平衡常數，故D錯誤；    
 E．使用高效催化劑改變反應速率不改變化學平衡，平衡常數不變，故E錯誤；
故選C；
故答案為：

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

；C；
（3）在恒溫恒容條件下，向已達平衡狀態的體系中充入He，容器內的壓強增大，氣體分壓不變，平衡不動；
故答案為：不；
（4）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol） 0.3      0.5       0    
變化量（mol）   x        3x       2x
平衡量（mol） 0.3-x     0.5-3x    2x
容器內氣體壓強變為原來的

7

8

，即氣體的物質的量變為為原來的

7

8

，則

0.3-x+0.5-3x+2x

0.3+0.5

=

7

8

，x=0.05，
H₂的轉化率為

0.15mol

0.5mol

×100%=30%，
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反應是氣體體積減小的放熱反應，結合平衡移動原理分析判斷
A、向容器中按原比例再充入原料氣，相當于增大容器內的壓強，平衡正向進行，提高氫氣的轉化率，故A正確；
B、向容器中再充入一定量H₂，提高了N₂的轉化率，而本身的轉化率降低，故B錯誤；
C、向容器中再充入一定量的N₂，平衡正向進行，提高氫氣轉化率，故C正確；
D、改變反應的催化劑，不改變化學平衡，不能提高氫氣轉化率，故D錯誤；
E、液化生成物分離出氨，減少生成物，平衡正向進行，提高氫氣轉化率，故E正確；
故答案為：30%；ACE．

點評：本題考查了化學平衡的三段式計算方法，影響平衡常數、化學反應速率、化學平衡的因素等應用，綜合性較大，題目難度中等．