Question

合成氨技術的創(chuàng)立開辟了人工固氮的重要途徑，其研究來自正確的理論指導，合成氨反應的平衡常數(shù)K值和溫度的關系如下：

溫度/℃	360	440	520
K值	0.036	0.010	0.0038

(1)①寫出工業(yè)合成氨的化學方程式：________________。

②由表中數(shù)據(jù)可知該反應為放熱反應，理由是________。

③理論上，為了增大平衡時H₂的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是______

(填字母序號)。

a．增大壓強

b．使用合適的催化劑

c．升高溫度

d．及時分離出產(chǎn)物中的NH₃

(2)原料氣H₂可通過反應CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g)獲取，已知該反應中，當初始混合氣中的恒定時，溫度、壓強對平衡混合氣中CH₄含量的影響如圖所示：

①圖中，兩條曲線表示壓強的關系是p₁________p₂(填“>”、“＝”或“<”)。

②該反應為________反應(填“吸熱”或“放熱”)。

(3)原料氣H₂還可通過反應CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)獲取。

①T ℃時，向容積固定為5 L的容器中充入1 mol水蒸氣和1 mol CO，反應達平衡后，測得CO的濃度為0.08 mol·L^－1，則平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為________該溫度下反應的平衡常數(shù)K值為________。

②保持溫度仍為T ℃，改變水蒸氣和CO的初始物質(zhì)的量之比，充入容積固定為5 L的容器中進行反應，下列描述能夠說明體系處于平衡狀態(tài)的是________________(填字母序號)。

a．容器內(nèi)壓強不隨時間改變

b．混合氣體的密度不隨時間改變

c．單位時間內(nèi)生成a mol CO₂的同時消耗a mol H₂

d．混合氣中n(CO)n(H₂O)n(CO₂)n(H₂)＝11666

Answer 1

解析：本題考查了化學平衡及其移動、化學平衡常數(shù)的有關計算及其應用等，意在考查考生運用所學知識綜合分析、解決問題的能力。(1)③合成氨反應為氣體分子數(shù)減小的反應，故增大壓強時平衡正向移動，a對；催化劑不能改變反應的限度，b錯；合成氨反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，c錯；及時分離出產(chǎn)物，減小了生成物的濃度，有利于反應正向進行，d對。(2)①在p₂壓強下的曲線上任意一點向下作垂線，由此看出相同溫度時，壓強為p₁時甲烷平衡含量小，說明p₁時反應限度大，而該反應為氣體分子數(shù)增大的反應，故p₁<p₂。②由圖像看出隨溫度升高，甲烷平衡含量減小，即升高溫度，平衡正向移動，故該反應是吸熱反應。

(3)①根據(jù)“三段式”：

　　　　　　　CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)

起始(mol·L^－1)   0.2     0.2       0       0

轉(zhuǎn)化(mol·L^－1)   0.12    0.12      0.12    0.12

平衡(mol·L^－1)   0. 08    0.08      0.12    0 12

平衡時CO的轉(zhuǎn)化率：×100%＝60%，該溫度下反應的平衡常數(shù)K＝＝。②該反應為氣體分子數(shù)不變的反應，無論反應是否達到平衡，壓強均不變，a錯；容器體積不變，且容器中氣體的質(zhì)量不變，故密度不變與反應是否達到平衡無關，b錯；單位時間內(nèi)生成a mol CO₂的同時消耗a mol H₂，相當于消耗a mol CO₂的同時生成a mol CO₂，正逆反應速率相等，說明反應達到平衡狀態(tài)，c對；混合氣體中n(CO):n(H₂O):n(CO₂):n(H₂)＝1:16:6:6，設n(CO)＝x mol，則濃度商Q_c＝＝＝K，處于化學平衡狀態(tài)，d對。

答案：(1)①N₂＋3H₂2NH₃(2分)�、陔S溫度升高，反應的平衡常數(shù)K值減小(2分)　③a、d(2分)

(2)①<(1分)�、谖鼰�(1分)

(3)①60%(2分)　或2.25(2分)�、赾、d(2分)