Question

10．合成氨工業(yè)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防工業(yè)的基礎產(chǎn)業(yè)，也是國民經(jīng)濟的命脈產(chǎn)業(yè)．其原理如下：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0．

（1）在恒溫恒容裝置中進行合成氨反應，各組分濃度-時間圖象如圖1所示．
①表示H₂濃度變化的曲線是A（ 填序號）．
②前25min 內(nèi)，用NH₃濃度變化表示的化學反應速率是0.08 mol•L^-•min^-1．
（2）某學習小組研究：在其他條件不變的情況下，研究改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對該合成氨反應的影響．實驗結(jié)果如圖2所示：（圖中T表示溫度，n表示物質(zhì)的量）
①比較T₁＞T₂ （填“＞”，“＜”，“=”）．
②比較在a、b、c三點N₂的轉(zhuǎn)化率最高的是c；H₂的百分含量最高的是c（填字母）．
③在起始體系中加入N₂的物質(zhì)的量為$\frac{n}{3}$mol時（用含n的代數(shù)式表示），反應后氨的百分含量最大；若容器容積為1L，n=3mol反應達到平衡時H₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則在T₂條件下，該反應的平衡常數(shù)K=2.08．（保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)圖象可知，反應進行到25min時曲線A減少了6mol/L-3mol/L=3mol/L，C減少了2.0mol/L-1.0mol/L=1.0mol/L，因此根據(jù)方程式可知表示N₂濃度變化的曲線是C，H₂濃度變化的曲線為A，B為氨氣的濃度變化曲線；
②前25 min內(nèi)，氨氣濃度增加了2.0mol/L，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算用H₂濃度變化表示的化學反應速率；
（2）①由圖可知，n（H₂）相同時，T₂對應氨氣含高，反應為放熱反應，降低溫度有利于生成氨氣；
②a、b、c三點，n（H₂）越大，平衡正向移動的程度越大，N₂的轉(zhuǎn)化率越大；
③當反應物的物質(zhì)的量之比為等于化學計量數(shù)之比時，達平衡狀態(tài)時生成物的百分含量最大，起始體系中加入1molN₂、n=3molH₂，反應達到平衡時H₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則轉(zhuǎn)化的氫氣為1.8mol，則
                    N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；
開始（mol）：1          3                    0
變化（mol）：0.6     1.8                 1.2
平衡（mol）：0.4     1.2                 1.2
以此計算平衡常數(shù)K，并結(jié)合平衡移動分析H₂的轉(zhuǎn)化率；

解答 解：（1）①根據(jù)圖象可知，反應進行到25min時曲線A減少了6mol/L-3mol/L=3mol/L，C減少了2.0mol/L-1.0mol/L=1.0mol/L，因此根據(jù)方程式可知表示N₂濃度變化的曲線是C，A濃度變化的曲線為H₂，B為氨氣的濃度變化曲線，
故答案為：A；
②前25 min內(nèi)，氨氣濃度增加了2mol/L，則用NH₃濃度變化表示的化學反應速率是$\frac{2mol/L}{25min}$=0.08 mol•L^-•min^-1，
故答案為：0.08 mol•L^-•min^-1；
（2）①由圖可知，n（H₂）相同時，T₂對應氨氣含高，反應為放熱反應，降低溫度有利于生成氨氣，則T₂＜T₁ ，故答案為：＜；
②a、b、c三點，n（H₂）越大，平衡正向移動的程度越大，N₂的轉(zhuǎn)化率越大，c點時氫氣的物質(zhì)的量最大，c點N₂的轉(zhuǎn)化率最高，此時氫氣起始量最大達到平衡狀態(tài)下H₂的百分含量最高，故答案為：c；c；
③當?shù)獨夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量之比為1：3時達平衡狀態(tài)時氨的百分含量最大，平衡點時產(chǎn)物的產(chǎn)率最大，據(jù)圖示，當平衡時氫氣的物質(zhì)的量為n，故加入N₂的物質(zhì)的量為$\frac{\\;n}{3}$，起始體系中加入1molN₂、n=3molH₂，反應達到平衡時H₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則轉(zhuǎn)化的氫氣為1.8mol，則
                      N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；
開始（mol）：1             3                    0
變化（mol）：0.6        1.8                  1.2
平衡（mol）：0.4        1.2                  1.2
容器容積為1L，平衡濃度分別為0.4mol/L、1.2mol/L、1.2mol/L，
則平衡常數(shù)K=$\frac{（1.2）^{2}}{0.4×（1.2）^{3}}$=2.08（mol/L）^-2，
故答案為：$\frac{n}{3}$；2.08；

點評 本題考查化學反應速率、化學平衡計算、外界條件對化學平衡移動影響，為高頻考點，側(cè)重考查學生分析計算能力，注意：當反應物的物質(zhì)的量之比等于計量數(shù)之比時反應物的轉(zhuǎn)化率相同、產(chǎn)物的含量最大，題目難度中等．