Question

9．合成氨是人類(lèi)科學(xué)技術(shù)上的一項(xiàng)重大突破，其反應(yīng)原理為
N₂（g）+3H₂（g）═2ΝΗ₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．
（1）T℃時(shí)在2L的密閉容器中，N₂、H₂混合氣體充分反應(yīng)5min后放出熱量46.2kJ，
用H₂表示的平均速率為0.15molL^-1min^-1或0.15mol/（Lmin）．
（2）合成氨廠可用反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）獲得H₂，已知該反應(yīng)的平衡
常數(shù)隨溫度的變化如表，試回答下列問(wèn)題：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

①在800℃發(fā)生上述反應(yīng)，向恒容反應(yīng)器投入CO₂、H₂、CO、H₂O的物質(zhì)的量分別為：1mol、1mol、2mol、2mol，此時(shí)該反應(yīng)由正反應(yīng)方向開(kāi)始建立平衡．
（選填“正”或“逆”）．
②在500℃時(shí)進(jìn)行上述反應(yīng)，若CO、H₂O的起始濃度均為0.020mol•L^-1，在該條件下，CO的最大轉(zhuǎn)化率為75%．
③在其他條件不變的前提下，下列措施一定可以提高H₂的百分含量的有d；
a．增加CO的用量  b．增加H₂O（g）的用量c．增大壓強(qiáng)  d．降低溫度．

Answer 1

分析 （1）3mol氫氣完全反應(yīng)放出92.4kJ熱量，則放出熱量46.2kJ時(shí)消耗氫氣物質(zhì)的量=$\frac{46.2kJ}{92.5kJ}×3mol$=1.5mol，氫氣反應(yīng)速率=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$；
（2）①該溫度下，平衡常數(shù)為1，如果濃度商大于平衡常數(shù)，則平衡逆向移動(dòng)，如果等于平衡常數(shù)，則平衡不移動(dòng)，如果小于平衡常數(shù)，則平衡正向移動(dòng)；
②該溫度下，平衡常數(shù)為9，利用平衡常數(shù)計(jì)算參加反應(yīng)的CO濃度，再利用轉(zhuǎn)化率公式計(jì)算CO轉(zhuǎn)化率；
③平衡正向移動(dòng)且不是通過(guò)加入反應(yīng)物時(shí)能提高氫氣百分含量．

解答 解：（1）3mol氫氣完全反應(yīng)放出92.4kJ熱量，則放出熱量46.2kJ時(shí)消耗氫氣物質(zhì)的量=$\frac{46.2kJ}{92.5kJ}×3mol$=1.5mol，氫氣反應(yīng)速率=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{1.5mol}{2L}}{5min}$=0.15molL^-1min^-1 或0.15mol/（Lmin），
故答案為：0.15molL^-1min^-1 或0.15mol/（Lmin）；
（2）①該溫度下，平衡常數(shù)為1，c（CO₂）=c（H₂）=0.5mol/L、c（CO）=c（H₂O）=1mol/L，濃度商=$\frac{0.5×0.5}{1×1}$=0.25＜1，則平衡正向移動(dòng)，故答案為：正；
 ②溫度下，平衡常數(shù)為9，設(shè)參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為xmol/L，
   CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
開(kāi)始0.02mol/L0.02mol/L 0    0
反應(yīng)xmol/L xmol/L   xmol/L  xmol/L
平衡（0.02-x）mol/L（0.02-x）mol/L xmol/L  xmol/L
所以平衡常數(shù)K=$\frac{x．x}{（0.02-x）．（0.02-x）}$=9，x=0.015，
轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.015mol/L}{0.02mol/L}$×100%=75%，
故答案為：75%；
③平衡正向移動(dòng)且不是通過(guò)加入反應(yīng)物時(shí)能提高氫氣百分含量，
a．增加CO的物質(zhì)的量，雖然平衡正向移動(dòng)，但參加反應(yīng)的CO小于加入的，導(dǎo)致氫氣含量降低，故錯(cuò)誤；
b．增加水蒸氣的物質(zhì)的量，雖然平衡正向移動(dòng)，但參加反應(yīng)的水蒸氣小于加入的，導(dǎo)致氫氣含量降低，故錯(cuò)誤；
c．增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)，則氫氣含量不變，故錯(cuò)誤；
d．降低溫度，平衡正向移動(dòng)，則氫氣含量增大，故正確；
故選d．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，采用三段式法進(jìn)行分析解答即可，難點(diǎn)是利用平衡常數(shù)判斷平衡移動(dòng)方向，題目難度中等．