《2025年同步练习册人民教育出版社高中化学选择性必修第一册人教版B山东专版》

6. (新课标卷节选)氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位，合成氨的反应为$N_{2}(g)+3H_{2}(g)\rightleftharpoons 2NH_{3}(g)$。回答下列问题。
在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图所示。其中一种进料组成为$x(H_{2}) = 0.75$、$x(N_{2}) = 0.25$，另一种为$x(H_{2}) = 0.675$、$x(N_{2}) = 0.225$、$x(Ar)=0.10$。[物质$i$的摩尔分数：$x(i)=n(i)/n(总)$]
(1) 图中压强由小到大的顺序为p₁＜p₂＜p₃，判断的依据是该反应是气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡正向移动，氨的摩尔分数增大。
(2) 进料组成中含有惰性气体$Ar$的图是图2。
(3) 图$1$中，当$p_{2}=20MPa$、$x(NH_{3}) = 0.20$时，氮气的转化率$\alpha=$33.33%。该温度时，反应$\frac{1}{2}N_{2}(g)+\frac{3}{2}H_{2}(g)\rightleftharpoons NH_{3}(g)$的平衡常数$K_{p}=$\frac{\sqrt{3}}{36}$MPa^{-1}$(化为最简式)。

答案： 6.答案
(1)p₁＜p₂＜p₃ 该反应是气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡正向移动，氨的摩尔分数增大
(2)图$2 (3)33.33% \frac{\sqrt{3}}{36}$
解析
(3)设起始时N₂的物质的量为0.25mol，H₂的物质的量为0.75mol，反应达平衡时N₂的转化量为xmol，根据题意列出三段式：
$\frac{1}{2}N₂+\frac{3}{2}H₂⇌NH₃$
开始/mol 0.25 0.75 0
转化/mol x 3x 2x
平衡/mol 0.25-x 0.75-3x 2x
NH₃的摩尔分数为$\frac{2x}{1-2x}×100%=20%$
$x=\frac{1}{12}$
则N₂的转化率为$\frac{1}{12}×100%≈33.33%$
平衡时N₂、H₂、NH₃的摩尔分数分别为$\frac{1}{5}、$$\frac{3}{5}、$$\frac{1}{5}。$
平衡常数：$Kₚ=\frac{x(NH₃)·p₂}{[x(N₂)·p₂]^{\frac{1}{2}}×[x(H₂)·p₂]^{\frac{3}{2}}}=\frac{[x(NH₃)]^{\frac{1}{2}}·p₂}{[x(N₂)]^{\frac{1}{2}}×[x(H₂)]^{\frac{3}{2}}·p₂}=\frac{\sqrt{3}}{36}MPa⁻¹。$