Question

合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，研究表明液氨是一种良好的储氢物质。

(1)化学家证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程，示意图如下：

       

下列说法正确的是____________(填标号)。

A．①表示分子中均是单键    B．②→③需要吸收能量

C．③→④需要吸收能量    D．该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成

(2)合成氨反应在不同压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气和氢气的体积比为时，平衡时混合物中氨的体积分数与温度的变化关系如图所示。

①若分别用和表示从反应开始至达到平衡状态A、B时的化学反应速率，则__________(填“>”“<”或“=”)。

②在250℃、时，的转化率为___________(结果保留三位有效数字)%。

(3)温度为时，在的恒容密闭容器中加入，此时压强为，用催化氨气分解，若平衡时氨气的转化率为50%，则该温度下反应，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数__________(用含的代数式表示)。[己知：气体分压气体总压体积分数]

(4)液氨是一种良好的储氢物质，液氨的电离与水的电离相似：，常温下，常温下，将一定量的金属钠投入液氨中，待反应结束后，收集到标准状况下氢气。忽略溶液体积的变化，则恢复到室温时所得溶液中______。

(5)在一定条件下，可用消除污染，其反应原理为(1)。在刚性容器中，与的起始物质的量之比分别为X、Y、Z(其中)，在相同时间内不同温度条件下，得到的脱除率(即的转化率)曲线如图所示。

①与的物质的量之比为时对应的曲线为_________(填“a”“b”或“c”)。

②各曲线中的脱除率均先升高后降低的原因为__________。

Answer

BD < 66.7 c 温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，的脱除率逐渐升高；温度高于900℃时，反应达到平衡状态，反应的，继续升高温度，平衡向左移动，的脱除率又下降

【解析】

本题主要对化学平衡和反应速率的综合考查，重点考查催化剂在反应过程中的机理、化学平衡计算、化学反应速率的影响因素、化学平衡图像的分析和有关平衡常数的计算，总体难度一般。

（1）分析催化剂在反应过程中的作用机理，认真看图即可解答；

（2）①根据温度对反应速率的影响规律进行解答；②利用化学平衡三段式计算方法结合相关数据即可解答；

（3）一体积固定的密闭容器中加入2 molNH3，氨气分解的转化率为50%，列化学平衡三段式进行计算；

（4）结合反应先算出的浓度，利用液氨的电离平衡常数即可求解；

（5）分析图像，重点看清纵坐标和横坐标的含义结合勒夏特列原理进行解答。

（1）（1）A．图示①并不表示N2分子和H2分子的化学键，因为N2是叁键，H2分子中是单键，A错误；

B．图示可知，②→③是断开化学键的过程，需要吸收能量，B正确；

C．图示可知，③→④是表示化学键的形成，将释放能量，C错误；

D．②→③表示N≡N、H-H断裂，③→④表示N-H键的形成，D正确；

故答案为：BD。

（2）①温度越高，反应速率越快，图中可知A点对应的温度比B点的低，故则A（NH3）＜B（NH3），故答案为：＜；

②初始时氮气、氢气的体积比为1：3时，在250℃、1.0×104kPa下，平衡混合物中氨的体积分数为50%，

， ，解得x=，H2的转化率，故答案为66.7；

（3）一体积固定的密闭容器中加入2 molNH3，氨气分解的转化率为50%，，压强之比等于物质的量之比，p0：p平衡=2：3，则反应后压强为，；故答案为：；

（4），，，，根据可知，，故答案为：；

（5）①与的物质的量之比越大，说明NH3的量越多，增大一种反应物的浓度，其他反应物的转化率增大，由于，故与的物质的量之比为X时，对应的曲线为c，故答案为：c；

②各曲线中的脱除率均先升高后降低的原因为：温度低于900℃时，反应速率较慢，在该时间段内反应还未达到平衡，随着温度升高反应速率加快，的脱除率逐渐升高；温度高于900℃时，在该时间段内反应达到平衡状态，由于反应的正反应的，继续升高温度，平衡向左移动，的脱除率下降，故答案为：温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，的脱除率逐渐升高；温度高于900℃时，反应达到平衡状态，反应的，继续升高温度，平衡向左移动，的脱除率又下降。