Question

【題目】合成氨對化學(xué)工業(yè)和國防工業(yè)具有重要意義。

(1)根據(jù)圖1請寫出合成氨的熱化學(xué)方程式______熱量用、或表示。

(2)向合成塔中按物質(zhì)的量之比l：4充入、進(jìn)行氨的合成，圖2為時(shí)平衡混合物中氨氣的體積分?jǐn)?shù)與壓強(qiáng)的關(guān)系圖。

①圖2中氨氣的體積分?jǐn)?shù)為時(shí)，的轉(zhuǎn)化率為______。

②圖3中，則溫度為時(shí)對應(yīng)的曲線是______填“a”或“b”。

(3)合成氨所需的氫氣可由甲烷與水反應(yīng)制得，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為，一定溫度下，在體積為2L的恒容容器中發(fā)生上述反應(yīng)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如表：

時(shí)間
0			0	0
5
7
10

①分析表中數(shù)據(jù)，判斷5min時(shí)反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)？______填“是”或“否”，前5min反應(yīng)的平均反應(yīng)速率______。

②在相同實(shí)驗(yàn)條件下，若改為加入，若要求平衡后在反應(yīng)混合氣中質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，則還需加入的物質(zhì)及其物質(zhì)的量為______。

③反應(yīng)在內(nèi)，CO的物質(zhì)的量減少的原因可能是______填字母。

減少的物質(zhì)的量 降低溫度 升高溫度 充入

④下列方法中可以證明上述已達(dá)平衡狀態(tài)的是______。

單位時(shí)間內(nèi)生成的同時(shí)生成

b.容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化

混合氣體密度不再變化

混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化

的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化

⑤已知碳的氣化反應(yīng)在不同溫度下平衡常數(shù)的對數(shù)值如表：

氣化反應(yīng)式	lgK
	700K	900K	1200K

則反應(yīng)在900K時(shí)，該反應(yīng)平衡常數(shù)的對數(shù)值______。

Answer 1

【答案】 a 是 、、 d bde

【解析】

(1)焓變等于正逆反應(yīng)的活化能之差，圖中生成1mol氨氣放熱為，合成氨的熱化學(xué)方程式為；

(2)①向合成塔中按物質(zhì)的量之比l：4充入、進(jìn)行氨的合成，則

氨氣的體積分?jǐn)?shù)為時(shí)，，解得，氫氣的轉(zhuǎn)化率為；

②合成氨為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，氨氣的體積分?jǐn)?shù)減小，則溫度越高對應(yīng)氨氣的體積分?jǐn)?shù)越小，圖中T=450℃，則溫度為500℃時(shí)對應(yīng)的曲線是a；

(3)①由表中數(shù)據(jù)可知，7min時(shí)消耗甲烷0.2mol，根據(jù)方程式，消耗水0.2mol，所以=0.8mol，與5min時(shí)相同，則5min時(shí)為平衡狀態(tài)；前5min反應(yīng)的平均反應(yīng)速率；

②恒溫恒容，反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng)，要求平衡后在反應(yīng)混合氣中質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，則極限轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物時(shí)，起始反應(yīng)物的物質(zhì)的量相同，則

，，解得，，；

③反應(yīng)在內(nèi)，CO的物質(zhì)的量減少，氫氣的物質(zhì)的量增加。則

a.減少的物質(zhì)的量，平衡逆向移動(dòng)，的物質(zhì)的量應(yīng)該減小，故不選a；

為吸熱反應(yīng)，降低溫度，平衡逆向移動(dòng)，的物質(zhì)的量應(yīng)該減小，故不選b；

升高溫度，平衡正向移動(dòng)，CO的物質(zhì)的量增大，故不選c；

充入，平衡逆向移動(dòng)，的物質(zhì)的量增大，CO的物質(zhì)的量減小，反應(yīng)物的物質(zhì)的量增大，與表中數(shù)據(jù)一致，故選d；

④a.單位時(shí)間內(nèi)生成3nmol的同時(shí)生成nmolCO，只體現(xiàn)正反應(yīng)速率，反應(yīng)不一定平衡，故不選a；

反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量是變量，容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化，可知物質(zhì)的量不變，為平衡狀態(tài)，故選b；

氣體的質(zhì)量、體積不變，混合氣體密度始終不變化，密度不變不一定平衡，故不選c；

根據(jù) ，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量是變量，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化，一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故選d；

e.的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化，符合平衡特征“定”，一定為平衡狀態(tài)，故選e；

⑤；

根據(jù)蓋斯定律可知得到，由表中數(shù)據(jù)可知900K時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)，即。