Question

【題目】已知反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，某溫度下，向體積固定的1L密閉容器中充入1mol N2(g)和3mol H2(g)，測(cè)得不同時(shí)刻反應(yīng)前后的壓強(qiáng)關(guān)系如下表所示：

時(shí)間/min	5	10	15	20	25	30
壓強(qiáng)比值P后/P前	0.98	0.88	0.80	0.75	0.75	0.75

(1)0~15min內(nèi),用H2表示的平均反應(yīng)速率為v(H2) =___________________mol·L-1·min-1。

(2)達(dá)到平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率為________，該溫度下的平衡常數(shù)為___________(保留兩位小數(shù))。

(3)已知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，下圖為不同條件下反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化情況(每次僅改變一個(gè)條件)：a時(shí)改變的條件可能是____________；b時(shí)改變的條件可能是_______________。

(4)一定條件下的密閉容器中，該反應(yīng)達(dá)到平衡后要提高H2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施有（_________）

A．低溫低壓 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】0.08 50% 0.59 加入催化劑 加入N2或H2 CE

【解析】

在計(jì)算反應(yīng)速率時(shí)，要注意題干中提供的是物質(zhì)的物質(zhì)的量還是物質(zhì)的量濃度，以選擇合適的公式正確計(jì)算；由題中提供的表格可知，大約20min時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡狀態(tài)時(shí)，壓強(qiáng)變?yōu)槌跏嫉?/span>0.75倍，借助公式可知此時(shí)容器內(nèi)氣體的總物質(zhì)的量，再經(jīng)過(guò)三段式計(jì)算即可得到此條件下的K；一般，升高溫度或增大壓強(qiáng)會(huì)使反應(yīng)速率都增大，溫度變化導(dǎo)致速率改變的同時(shí)，平衡狀態(tài)也必然發(fā)生移動(dòng)，但壓強(qiáng)就不一定；對(duì)于催化劑，其加入會(huì)使反應(yīng)速率都增加，同時(shí)也不會(huì)影響平衡狀態(tài)；轉(zhuǎn)化率與多種因素有關(guān)，如溫度，壓強(qiáng)，濃度以及投料比等。

(1)0~15min，壓強(qiáng)變?yōu)樽畛醯?/span>0.80倍，由公式可知，氣體總物質(zhì)的量變化為初始的0.80倍，列三段式：，則有，解得x=0.4，所以15min內(nèi)氫氣的量減少了1.2mol，那么；

(2)由題可知，達(dá)到平衡時(shí)，氣體的壓強(qiáng)變?yōu)槌跏嫉?/span>0.75倍，由公式可知，氣體總物質(zhì)的量變?yōu)槌跏嫉?/span>0.75倍，列三段式：，則有，解得x=0.5，所以平衡時(shí)，N2，H2，NH3的物質(zhì)的量分別為0.5mol，1.5mol，1mol，濃度即分別0.5mol/L，1.5mol/L，1mol/L，所以平衡狀態(tài)時(shí)N2轉(zhuǎn)化率為：，平衡常數(shù)為：；

(3)由圖可知，a時(shí)改變條件后，正逆反應(yīng)速率都增大，但是平衡狀態(tài)未發(fā)生變化，考慮到該反應(yīng)若只改變壓強(qiáng)平衡一定會(huì)發(fā)生移動(dòng)，所以改變的條件只能是催化劑的加入；b時(shí)，條件改變后逆反應(yīng)速率未變化，而正反應(yīng)速率瞬間增大，所以條件可能是增大反應(yīng)物N2或H2的濃度；

(4)A．該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此低溫條件下有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，對(duì)提高氫氣轉(zhuǎn)化率有幫助；由于該反應(yīng)氣體總量減小，所以減壓會(huì)使反應(yīng)逆向進(jìn)行，對(duì)提高氫氣轉(zhuǎn)化率不利，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B．催化劑對(duì)于平衡無(wú)影響，無(wú)法改變氫氣的轉(zhuǎn)化率，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

C．僅增大氮?dú)獾臐舛龋瑫?huì)使平衡正向移動(dòng)，氫氣轉(zhuǎn)化率提高，C項(xiàng)正確；

D．增加氫氣的濃度，雖然會(huì)使平衡正向移動(dòng)，但是相反的，氫氣的轉(zhuǎn)化率會(huì)下降，D項(xiàng)錯(cuò)誤；

E．將產(chǎn)物氨氣從體系內(nèi)分離出去，可以使平衡正向移動(dòng)，進(jìn)而提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，E項(xiàng)正確；

答案選CE。