Question

4．（1）工業(yè)上，以CO₂和NH₃為原料在一定條件下合成尿素的化學(xué)方程式為：
2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）
寫出該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式$\frac{c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）c（C{O}_{2}）}$；其他條件不變時(shí)增大壓強(qiáng)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量無法確定（填“增大”、“減小”、“不變”或“無法確定”）．
（2）合成氨的原料之一為氫氣，以天然氣為燃料合成氫氣的原理如下：
①CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=+206.4 kJ•mol^-1
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2 kJ•mol^-1
則甲烷與水蒸汽反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+2H₂O（g）?CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.2kJ•mol^-1．
（3）對(duì)于（2）中的反應(yīng)①，下列措施一定能使平衡體系中的H₂體積分?jǐn)?shù)增大的是AD
A．升高溫度
B．增大水蒸汽濃度
C．加入高效催化劑
D．減小壓強(qiáng)．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$，其他條件不變時(shí)增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小的方向進(jìn)行，該反應(yīng)是氣體體積進(jìn)行的反應(yīng)氣體質(zhì)量也減小，則M=$\frac{m}{n}$比值無法確定；
（2）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式，①+②得到；
（3）①CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=+206.4 kJ•mol^-1
反應(yīng)是氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，一定能使平衡體系中的H₂體積分?jǐn)?shù)增大，平衡正向進(jìn)行，且不能增大氫氣本身的量，結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析判斷選項(xiàng)；

解答 解：（1）2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）
化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$=$\frac{c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）c（C{O}_{2}）}$，其他條件不變時(shí)增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小的方向進(jìn)行，該反應(yīng)是氣體體積進(jìn)行的反應(yīng)氣體質(zhì)量也減小，則M=$\frac{m}{n}$比值無法確定，
故答案為：$\frac{c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）c（C{O}_{2}）}$，無法確定；
（2）①CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=+206.4 kJ•mol^-1
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2 kJ•mol^-1
則甲烷與水蒸汽反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算①+②得到所需熱化學(xué)方程式，CH₄（g）+2H₂O（g）?CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.2kJ•mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2H₂O（g）?CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.2kJ•mol^-1；
（3）①CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=+206.4 kJ•mol^-1
反應(yīng)是氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，一定能使平衡體系中的H₂體積分?jǐn)?shù)增大，平衡正向進(jìn)行，且不能增大氫氣本身的量，結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析判斷選項(xiàng)；
A．反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向進(jìn)行，H₂體積分?jǐn)?shù)增大，故A正確；
B．增大水蒸汽濃度，會(huì)提高甲烷轉(zhuǎn)化率，但氫氣的體積分?jǐn)?shù)不一定增大，故B錯(cuò)誤；
C．加入高效催化劑改變反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，氫氣含量不變，故C錯(cuò)誤；
D．減小壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行，氫氣體積分?jǐn)?shù)增大，故D正確；
故選AD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫方法，化學(xué)平衡影響因素分析，平衡常數(shù)概念的計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．