在实验室进行工业合成氨的模拟实验:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0.当反应达到平衡后,分离出氨,并

在实验室进行工业合成氨的模拟实验:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0.当反应达到平衡后,分离出氨,并补充氮气、氢气物质的量之比与起始时相同的原料气,以实现连续生产,各组分物质的量和时间的关系如图所示.(各平衡状态时N2物质的量均可视为0.9mol)(1)起始时刻氮气与氢气的物质的量之比n(N2):n(H2)=______.反应开始至15min时第一次达到平衡,容器体积为1L,这段时间内,以NH3的浓度变化表示的平均反应速率是______.(2)写出代表H2的曲线在下列时刻的坐标并在图上画出,t1~t2间的曲线:t1补充原料气之后;(______,______);t2处于平衡状态时:(______,______).(3)第一次达平衡时H2的转化率是______.(保留3位有效数字,下同)以t1补充原料气之后为起始状态,第二次达到平衡时H2的转化率是______.以这样的氮气和氢气的物质的量之比补充原料气,试计算经济上是否合算?______.
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(1)由图可知,起始时加入氮气为1mol、氢气为3.3mol,故起始时刻氮气与氢气的物质的量之比=1mol:3.3mol=1:3.3;由图可知,15min时到达平衡,氨气的物质的量为0.2mol,故v(NH3)=0.2mol1L15min=0.0133mol/(L?min),
故答案为:1:3.3;0.0133mol/(L?min);
(2)补充氮气、氢气物质的量之比与起始时相同的原料气,再次到达平衡时,氮气的浓度不变,说明加入的氮气完全反应,根据t2再次平衡时生成氨气的物质的量为0.2mol,则:
     N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
变化:0.1mol 0.3mol   0.2mol
故t1时,加入0.1mol氮气,加入的氢气为0.1mol×3.3=0.33mol,故t1时氢气的物质的量为3mol+0.33mol=3.33mol,坐标为(25min,3.33mol),
t2再次平衡时,参加反应的氢气为0.3mol,平衡时氢气的物质的量为3.33mol-0.3mol=3.03mol,故t2时坐标为(50min,3.03mol),
t1~t2间的曲线为:
故答案为:25;3.33;50;3.03;
(3)第一次平衡时氢气的转化率=0.3mol3.3mol×100%=9.09%,第二次平衡时氢气的转化率=0.3mol3.33mol×100%=9.01%,氢气的转化率降低,故经济上不合算,
故答案为:9.09%;9.01%;不合算.

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