Question

【題目】運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究合成氨反應(yīng)有重要意義，請(qǐng)完成下列探究。

（1）生產(chǎn)氫氣：將水蒸氣通過(guò)紅熱的炭即產(chǎn)生水煤氣。C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g) ΔH＝＋131.3kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7J·mol－1·K－1，

①該反應(yīng)在低溫下___________(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。

②寫(xiě)出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式_________________。

（2）已知在400℃時(shí)，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的K＝0.5。

①在400℃時(shí)，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的K′＝________(填數(shù)值)。

②400℃時(shí)，在0.5L的反應(yīng)容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng)，一段時(shí)間后，測(cè)得N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol，則此時(shí)反應(yīng)v(N2)正________v(N2)逆(填“＞”、“＜”、“＝”或“不能確定”)。

③若在恒溫、恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣，則合成氨反應(yīng)的平衡________移動(dòng)(填“向左”、“向左”或“不”)；反應(yīng)的ΔH__________(填“增大”、“減小”或“不改變”)。

（3）水煤氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡。現(xiàn)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，得到如下兩組教據(jù)：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	5
2	900	2	1	0.4	1.6	3

① 實(shí)驗(yàn)l中以CO2表示的反應(yīng)速率為v(CO2)=____________；

② 實(shí)驗(yàn)1的平衡常數(shù)K1_________＿實(shí)驗(yàn)2的平衡常數(shù)K2(填“大于””小于，“等于”“不能確定”)。

③ 該反應(yīng)正方向?yàn)?/span>_____________(填“吸”或‘放”)熱反應(yīng)；

Answer 1

【答案】

（1）①不能；②K=；

（2）①2；②=；③向左；不改變；

（3）①0.16mol/(L·min)；②大于；③放。

【解析】

試題分析：（1）①△H-T△S=131.3KJ/mol-T×133.7×0.001KJ/(Kmol)，在低溫下，該值一定是大于0的，所以不能在低溫下自發(fā)進(jìn)行，故答案為：不能；

②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=，故答案為：K=；

（2）①反應(yīng)2NH3(g) N2 (g)+3H2(g)和反應(yīng)N2 (g)+3H2(g)2NH3(g)是互為可逆反應(yīng)，平衡常數(shù)互為倒數(shù)，故此反應(yīng)的平衡常數(shù)是2，故答案為：2；

②一段時(shí)間后，當(dāng)N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為4mol/L、2mol/L、4mol/L時(shí)，Qc==0.5=K1，所以該狀態(tài)是平衡狀態(tài)，正逆反應(yīng)速率相等，故答案為：=；

③恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣，體積增大，平衡向逆方向移動(dòng)；加入催化劑，只改變反應(yīng)的活化能，但反應(yīng)熱不變；故答案為：向左；不改變；

（3）①已知平衡時(shí)c(H2)=1.6mol，所以c(CO2)=1.6mol，v(CO2)==0.16mol/(Lmin)，故答案為：0.16mol/(Lmin)；

②實(shí)驗(yàn)1中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=40%，實(shí)驗(yàn)2中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=20%，則實(shí)驗(yàn)1的轉(zhuǎn)化率大于實(shí)驗(yàn)2，則說(shuō)明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)放熱，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)K減小，故答案為：大于；

③根據(jù)②的分析，該反應(yīng)正反應(yīng)放熱，，故答案為：放；