Question

（12分）合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑，對化學(xué)工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響。合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為：N₂(g)＋3H₂(g)3NH₃(g)△H＝－92.2kJ/mol。合成氨工業(yè)中原料氣N₂可從空氣中分離得到，H₂可用碳在高溫下與水蒸氣反應(yīng)制得。我國合成氨工業(yè)目前的生產(chǎn)條件為：催化劑－鐵觸媒，溫度－400～500℃，壓強(qiáng)－30～50MPa。回答下列問題：

（1）將水蒸氣通過紅熱的炭即產(chǎn)生水煤氣：

C(s) + H₂O(g)  H₂(g) +CO(g)   △H = +131.3 kJ ，△S = +133.7 J/K

該反應(yīng)在低溫下能否自發(fā)                    （填：能或否）。

（2）合成氨工業(yè)中原料氣壓縮到30～50MPa的原因是                                。從平衡移動原理分析，低溫有利于原料氣的轉(zhuǎn)化，實際生產(chǎn)中采用400～500℃的高溫，原因之一是考慮到催化劑的催化活性，原因之二是                                        。

（3）已知在400℃時，N₂ (g)+ 3H₂(g) 2NH₃(g) 的K=0.5。

①在400℃時， 2NH₃(g)N₂ (g)+ 3H₂(g)的K=            （填數(shù)值）。

②400℃時，在0.5L的反應(yīng)容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng)，一段時間后，測得N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol，則此時反應(yīng)V(N₂)_正             V(N₂)_逆（填：＞、＜、＝、不能確定）。

③500℃、50MPa時，在容積為2L的容器中加入1 mol N₂、3 mol H₂，反應(yīng)達(dá)平衡后測得平衡常數(shù)為K，此時N₂的轉(zhuǎn)化率為x。則K和x的關(guān)系滿足K＝                  。

④在三個相同容器中各充入1 molN₂和3molH₂，在某一不同條件下反應(yīng)并達(dá)到平衡，氨的體積分?jǐn)?shù)隨時間變化曲線如下圖。下列說法正確的是            （填序號）。

A．圖Ⅰ可能是不同壓強(qiáng)對反應(yīng)的影響，且P₂＞P₁

B．圖Ⅱ可能是不同壓強(qiáng)對反應(yīng)的影響，且P₁＞P₂

C．圖Ⅲ可能是不同溫度對反應(yīng)的影響，且T₁＞T₂

D．圖Ⅱ可能是同溫同壓下，催化劑性能：1＞2

 

Answer 1

（1）否(不能)。（2分）

（2）增大壓強(qiáng)，使合成氨的平衡右移，從而提高氨的產(chǎn)率。（2分）

     增大反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡所需的時間。（2分）

（3）①2（1分）；②=（1分）；③(2分)；④D（2分）。

解析: