Question

【題目】工業合成氨，N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)反應過程中的能量變化如圖所示，據圖回答問題：

（1）該反應通常用活性鐵作催化劑，加活性鐵會使圖中B點升高還是降低______（填“升高”或“降低”或“不變”）理由是________________。

（2）該反應在恒溫恒容條件下進行，下列選項一定能判斷反應達到平衡狀態的是________。

A．3v (N2)=v(H2)

B．單位時間內每消耗a mol N2的同時消耗3a molH2

C．單位時間內每斷裂amol氮氮三鍵的同時生成3a mol氫氫單鍵

D．c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2

E．氣體總密度不變

F．氣體平均摩爾質量不變

（3）該反應平衡常數表達式為：K=_______，當濃度商Q______K(填“<”、 “>”或“=”)時，反應向右進行。

（4）450℃時該反應的平衡常數_______500℃時的平衡常數(填“<”、 “>”或“=”)。

（5）一定條件下的密閉容器中，該反應達到平衡，要提高H2的轉化率，可以采取的合理措施有_____（填字母代號）。

a．高溫高壓 b.加入催化劑 c．增加N2的濃度 d．增加H2的濃度 e．分離出NH3

Answer 1

【答案】 降低 催化劑能降低反應活化能 CF < > c、e

【解析】(1)催化劑是通過降低反應的活化能來加快化學反應速率，所以加活性鐵會使圖中B點降低，故答案為：降低；催化劑能降低反應活化能；

(2)A．根據方程式，任何時候都存在3v (N2)=v(H2)，不能判斷反應是否達到平衡狀態，故A錯誤；B．根據方程式，單位時間內每消耗a mol N2的同時一定消耗3a molH2，不能判斷反應是否達到平衡狀態，故B錯誤；C．單位時間內每斷裂amol氮氮三鍵表示正反應速率，生成3a mol氫氫單鍵表示逆反應速率，表示正逆反應速率相等，能夠判斷反應達到平衡狀態，故C正確；D．c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2，不能說明正逆反應速率相等，不能判斷反應是否達到平衡狀態，故D錯誤；E．容器的體積和氣體的質量均不變，氣體總密度始終不變，不能判斷反應是否達到平衡狀態，故E錯誤；F．該反應前后氣體的物質的量發生變化，當氣體平均摩爾質量不變，說明氣體的物質的量不變，說明反應達到了化學平衡狀態，故F正確；故選CF；

(3)化學平衡常數是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，所以合成氨的平衡常數表達式K=；根據K和Q的關系，當濃度商Q＜K時，反應向右進行，直到達到平衡狀態，故答案為： ；＜；

(3)合成氨的反應是放熱反應，對于放熱反應，溫度降低，平衡正向移動，平衡常數增大，故答案為：＞；

(4)一定條件下的密閉容器中，該反應達到平衡，要提高H2的轉化率，即讓化學平衡正向進行即可，一般不考慮加壓，可以增加反應物N2的濃度、分離出NH3(減小生成物的濃度)，高溫條件會使平衡向左進行，加入催化劑不會改變反應物的轉化率，增加H2的濃度會使得氫氣的轉化率減小；故答案為：ce。