Question

3．（1）氨是最重要的氮肥，是產(chǎn)量最大的化工產(chǎn)品之一．其合成原理為：
N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．，
在定容2升密閉容器中，使2mol N₂和6mol H₂混合發(fā)生反應(yīng)，平衡時(shí)N₂轉(zhuǎn)化率為20%：
當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，H₂的濃度是2.4mol/L
（2）目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇．為探究該反應(yīng)原理，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：在容積為1L的密閉容器中，充入1molCO₂和3molH₂，在500℃下發(fā)生發(fā)應(yīng)，
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
實(shí)驗(yàn)測(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的物質(zhì)的量（n）隨時(shí)間變化如圖1所示：

從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=0.225mol/（L•min）
500℃達(dá)平衡時(shí)，CH₃OH（g）的體積分?jǐn)?shù)為30%．

Answer 1

分析 （1）使2mol N₂和6mol H₂混合發(fā)生反應(yīng)，平衡時(shí)N₂轉(zhuǎn)化率為20%，可知參加反應(yīng)的氮?dú)鉃?mol×20%=0.4mol，結(jié)合反應(yīng)可知參加反應(yīng)的氫氣為0.4mol×3=1.2mol，結(jié)合c=$\frac{n}{V}$計(jì)算達(dá)到平衡時(shí)H₂的濃度；
（2）在容積為1L的密閉容器中，充入1molCO₂和3molH₂，由圖可知10min達(dá)到平衡時(shí)c（CH₃OH）=0.75mol/L，則
       CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
開(kāi)始  1              3                  0                 0
轉(zhuǎn)化 0.75         2.25             0.75            0.75
平衡 0.25          0.75            0.75            0.75
結(jié)合v=$\frac{△c}{△t}$、物質(zhì)的量比等于體積比計(jì)算．

解答 解：（1）使2mol N₂和6mol H₂混合發(fā)生反應(yīng)，平衡時(shí)N₂轉(zhuǎn)化率為20%，可知參加反應(yīng)的氮?dú)鉃?mol×20%=0.4mol，結(jié)合反應(yīng)可知參加反應(yīng)的氫氣為0.4mol×3=1.2mol，則當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，H₂的濃度是$\frac{6mol-1.2mol}{2L}$=2.4mol/L，
故答案為：2.4mol/L；
（2）在容積為1L的密閉容器中，充入1molCO₂和3molH₂，由圖可知10min達(dá)到平衡時(shí)c（CH₃OH）=0.75mol/L，則
        CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
開(kāi)始  1              3                  0                 0
轉(zhuǎn)化 0.75         2.25             0.75            0.75
平衡 0.25          0.75            0.75            0.75
從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=$\frac{2.25mol/L}{10min}$=0.225mol/（L•min），
500℃達(dá)平衡時(shí)，CH₃OH（g）的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{0.75}{0.25+0.75+0.75+0.75}$×100%=30%，
故答案為：0.225mol/（L•min）；30%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握?qǐng)D中濃度的變化、速率及體積分?jǐn)?shù)的計(jì)算為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意平衡三段法的應(yīng)用，題目難度不大．