Question

（2012?石家莊模擬）科學家一直致力于“人工固氮”的方法研究．
（1）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在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，E₂的變化是

減小

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②將0.3mol N₂和0.5mol 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

30%

；欲提高該容器中H₂的轉化率，下列措施可行的是

AD

（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．改變反應的催化劑              D．液化生成物分離出氨
（2）根據最新“人工固氮”的研究報道，在常溫、常壓、光照條件下，N₂在催化劑（摻有少量Fe₂O₃和TiO₂）表面與水發生反應：
2N₂（g）+6H₂O（1）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530kJ/mol
又知：H₂O（1）=H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol
則2N₂（g）+6H₂O（g）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=

+1266

kJ/mol，該反應的化學平衡常數表達式為K=

C4(NH3)C3(O2)

C2(N2)C6(H2O)

，

，控制其他條件不變，增大壓強，K值

不變

（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析：（1）①根據催化劑降低反應的活化能；
②根據化學平衡的三部曲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；
（2）根據根據蓋斯定律來分析；化學平衡常數是用平衡狀態下生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應物的冪次方乘積；根據化學平衡常數的影響因素來判斷．

解答：解：（1）①在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，降低了反應的活化能，依據圖示可知E₂減小，故答案為：減小；
②N₂（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

0.5 mol

×100%=30%，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、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C錯誤；
D、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D正確；
故答案為：30%；AD；
 （2）①2N₂（g）+6H₂O（1）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530kJ/mol
      ②H₂O（1）=H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol
由①-②×6得：2N₂（g）+6H₂O（g）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1266kJ/mol；
該反應的化學平衡常數表達式為K=

C4(NH3)C3(O2)

C2(N2)C6(H2O)

，
化學平衡常數的大小只與溫度有關，故增大壓強，K值不變，
故答案為：+1266；

C4(NH3)C3(O2)

C2(N2)C6(H2O)

；不變．

點評：本題考查了化學平衡的三部曲計算方法，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．