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由上表數(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的轉化率，可采取的措施是 。（填序號）

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CH4含量的影響如下圖所示：

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的轉化率為 ，該反應平衡常數(shù)的表達式為 。

②保持溫度仍為T ℃，改變水蒸氣和CO的初始物質的量之比，充入容器進行反應，下列描述能夠說明體系處于平衡狀態(tài)的是 （填序號）。

a．容器內壓強不隨時間改變

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) = 1 : 1 : 1 : 1

Answer 1

（共11分）

（1）① N2 + 3H2 2 NH3（1分）

② 隨溫度升高，反應的平衡常數(shù)K減小（1分）③ a、d（2分）

（2） ① <（1分） ② 吸熱（1分）

（3） ① 60 %（2分） K=c(CO2)c（H2）/c(CO)c(H2O)；（1分）

② c（2分）

【解析】

試題分析：（1）①工業(yè)上用氮氣與氫氣在高溫高壓、催化劑條件下反應生成氨氣，化學方程式為N2 + 3H2 2 NH3；

②溫度升高，K值減小，說明升高溫度，平衡逆向移動，則正反應是放熱反應；

③a.增大壓強，平衡正向移動，氫氣的轉化率增大，正確；b.使用催化劑，只能加快反應速率，不能改變平衡，所以氫氣的轉化率不變，錯誤；c.升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，所以升高溫度，平衡逆向移動，氫氣的轉化率降低，錯誤；d. 及時分離出產物中的NH3，則生成物的濃度減小，平衡正向移動，氫氣的轉化率增大，正確，答案選ad；

（2）①根據(jù)反應的化學方程式可知，溫度一定，壓強增大，平衡逆向移動，甲烷的含量增大，所以P1<P2；

②壓強一定時，溫度升高，甲烷的平衡含量減少，說明升高溫度，平衡正向移動，則正反應是吸熱反應；

（3）①平衡時，CO的的濃度為0.08 mol·L-1，起始CO的濃度是1mol/5L=0.2mol/L，所以平衡時C的轉化率是（0.2-0.08）mol/L/0.2mol/L=60%；根據(jù)平衡常數(shù)的定義，該反應的平衡常數(shù)的表達式為K=c(CO2)c（H2）/c(CO)c(H2O)；

②a、該反應是氣體物質的量不變的可逆反應，所以氣體的壓強不變的狀態(tài)不一定是平衡狀態(tài)，錯誤；b、容器的體積不變，則氣體的密度始終不變，所以氣體密度不變的狀態(tài)不一定是平衡狀態(tài)，錯誤；c、單位時間內生成a mol CO2的同時消耗a mol H2，符合正逆反應速率相等的特征，是平衡狀態(tài)，正確；d、根據(jù)①，可計算該反應的平衡常數(shù)K= c(CO2)c（H2）/c(CO)c(H2O)=9/4，混合氣中n (CO) : n (H2O) : n (CO2) : n (H2) = 1 : 1 : 1 : 1時，Qc= c(CO2)c（H2）/c(CO)c(H2O)=1，不等于該溫度下的平衡常數(shù)，所以不是平衡狀態(tài)，錯誤，答案選c。

考點：考查化學平衡的移動、平衡狀態(tài)的判斷，平衡常數(shù)的計算與應用