Question

【題目】氨氣有廣泛用途，工業(yè)上利用反應(yīng)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H<0合成氨，其基本合成過(guò)程如下：

（1）某小組為了探究外界條件對(duì)反應(yīng)的影響，以c0 mol/L H2參加合成氨反應(yīng)，在a、b兩種條件下分別達(dá)到平衡，如圖A。

①a條件下，0～t0的平均反應(yīng)速率v(N2)=___________mol·L-1·min-1。

②相對(duì)a而言，b可能改變的條件是______________________________。

③在a條件下t1時(shí)刻將容器體積壓縮至原來(lái)的1/2，t2時(shí)刻重新建立平衡狀態(tài)。請(qǐng)?jiān)诖痤}卡相應(yīng)位置畫(huà)出t1～t2時(shí)刻c(H2)的變化曲線________。

（2）某小組往一恒溫恒壓容器充入9 mol N2和23 mol H2模擬合成氨反應(yīng)，圖B為不同溫度下平衡混合物中氨氣的體積分?jǐn)?shù)與總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系圖。若體系在T2、60MPa下達(dá)到平衡。

① 此時(shí)N2的平衡分壓為__________MPa，H2的平衡分壓為___________MPa。(分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))

② 列式計(jì)算此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=____。(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

（3）分離器中的過(guò)程對(duì)整個(gè)工業(yè)合成氨的意義是_____________________。

Answer 1

【答案】 (c0-c1)/300t0 增大c(N2) 9 15 0.043(Mpa)-2 及時(shí)分離出液氨，c(NH3)減小，使平衡往生成NH3的方向移動(dòng)，增大原料利用率(或NH3產(chǎn)率)。

【解析】(1)①a條件下，0～t0的平均反應(yīng)速率v(N2)= v(H2)= ×=×=mol/(L·min)，故答案為： ；

②a、b氫氣起始濃度相同，b到達(dá)平衡的時(shí)間縮短，說(shuō)明反應(yīng)速率增大，平衡時(shí)氫氣的濃度減小，說(shuō)明平衡正向移動(dòng)，所以改變的條件是增大c(N2)，故答案為：增大c(N2)；

③在a條件下t1時(shí)刻將容器體積壓縮至原來(lái)的，t2時(shí)刻重新建立平衡狀態(tài)，t1時(shí)刻變成2c1，t1～t2時(shí)刻的趨勢(shì)逐漸減小，終點(diǎn)達(dá)到新的平衡時(shí)濃度大于c1，，故答案為：；

(2)①若體系在T2、60MPa下達(dá)到平衡，相同溫度下，氣體的體積分?jǐn)?shù)等于其物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，

設(shè)平衡時(shí)n(NH3)=xmol，

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

開(kāi)始(mol) 923 0

反應(yīng)(mol) 0.5x1.5x x

平衡(mol)9-0.5x 23-1.5x x

平衡時(shí)氨氣體積分?jǐn)?shù)=×100%=60%，x=12，氮?dú)夥謮?/span>=×60MPa=9MPa；氨氣的分壓=60%×60MPa=36MPa，氫氣分壓=60MPa-9MPa-36MPa=15MPa，此時(shí)的平衡常數(shù)Kp==0.043(MPa)-2，故答案為：9；15；0.043(MPa)-2；

(3)分離器中的過(guò)程是分離出氨氣促進(jìn)平衡正向進(jìn)行，及時(shí)分離出液氨，c(NH3)減小，使平衡往生成NH3的方向移動(dòng)，增大原料利用率(或NH3產(chǎn)率)；故答案為：及時(shí)分離出液氨，c(NH3)減小，使平衡往生成NH3的方向移動(dòng)，增大原料利用率(或NH3產(chǎn)率)。