合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理为:
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ/mol,据此回答以下问题:
(1)①该反应的化学平衡常数表达式为K= 。
②根据温度对化学平衡的影响规律可知,对于该反应,温度越高,其平衡常数的值越 。
(2)某温度下,若把10 mol N2与30 mol H2置于体积为10 L的密闭容器内,反应达到平衡状态时,测得混合气体中氨的体积分数为20%,则该温度下反应的K= (可用分数表示)。能说明该反应达到化学平衡状态的是 (填字母)。
a.容器内的密度保持不变
b.容器内压强保持不变
c.v正(N2)=2v逆(NH3)
d.混合气体中c(NH3)不变
(3)对于合成氨反应而言,下列有关图像一定正确的是(选填序号) 。
(1)① ②小
(2) b、d
(3)a、c
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)ΔH=-92.4 kJ/mol,
是一个气体体积减小的放热反应。
(1)①由方程式知K=。
②升高温度,平衡向吸热反应方向移动,即向逆反应方向移动,c(NH3)减小,c(N2)、c(H2)增大,故减小,K值减小。
(2)设N2转化了x mol·L-1则
N2(g)+H2(g)2NH3(g)
开始时:(mol·L-1) 1 3 0
转化:(mol·L-1) x 3x 2x
平衡时:(mol·L-1) 1-x 3-3x 2x
则=20%,x=
;
K==
=
。
判断平衡状态的标志是①v(正)=v(逆),②各成分的浓度保持不变。ρ=始终不变,a不能说明是否达平衡状态,
,c不能说明反应达平衡状态。
(3)温度越高,反应越快,达平衡所用时间越短。T1<T2,由T1→T2升高温度,平衡向逆反应方向移动,NH3的体积分数减小,a正确;达平衡时c(N2)、c(H2)、c(NH3)不变,不是c(N2)=c(NH3)=c(H2),b错误;使用催化剂,加快反应速率,但平衡不移动,c正确。