Question

【題目】CO、NH3是工業(yè)生產(chǎn)中的常用氣體，研究其在工業(yè)上的反應(yīng)過程對提高生產(chǎn)效率尤為重要。

I.工業(yè)上用CO和H2做原料可以合成甲醇，作為液體燃料。已知：

① 2H2(g)＋CO(g) ＋O2(g) = 2H2O(g)＋CO2(g) ΔH1= －594.1kJ/mol

② 2CH3OH(l)＋3O2(g) = 4H2O(g)＋2CO2(g) ΔH2 = －1452kJ/mol

（1）請寫出用CO(g)和H2(g)合成1mol液態(tài)甲醇的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：______________。

（2）一定溫度下，在容積為2L的恒容容器中加入3mol H2和2mol CO，當(dāng)反應(yīng)2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)達(dá)到平衡時(shí)，測得容器內(nèi)的壓強(qiáng)是反應(yīng)前壓強(qiáng)的，計(jì)算得該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=____________。保持恒溫恒容，向上述達(dá)到平衡的容器中再通入CO(g)和CH3OH(g)，使得CO(g)和CH3OH(g)濃度均為原平衡的2倍，則平衡移動(dòng)方向?yàn)?/span>________移動(dòng)（填“正向”、“逆向”或“不”）。

II.對于氨的合成反應(yīng) N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　△H＜0，在密閉容器內(nèi)充入0.1mol/L N2和0.3 mol/L H2。反應(yīng)中NH3的物質(zhì)的量濃度的變化情況如下圖，試回答問題：

（3）恒容條件下，從開始反應(yīng)到建立起平衡狀態(tài)，v(N2)＝_________；反應(yīng)達(dá)到平衡后，第5分

鐘末只改變反應(yīng)溫度，保持其它條件不變，則改變條件后NH3的物質(zhì)的量濃度不可能為_____。

A. 0.20 mol/L B. 0.12 mol/L C. 0.10 mol/L D. 0.08 mol/L

（4）在第5分鐘時(shí)將容器的體積縮小一半，反應(yīng)在第8分鐘時(shí)達(dá)到新的平衡，此時(shí)NH3的濃度約為0.30 mol/L。請?jiān)谏蠄D中畫出第5分鐘之后的NH3濃度的變化曲線______。

（5）其它條件不變，若只把容器改為恒壓容器，加入0.2 molN2和0.6 molH2，達(dá)到平衡時(shí)，NH3的體積分?jǐn)?shù)為m%。若向容器中繼續(xù)加入0.2 molN2和0.6 molH2，，在同樣的溫度下達(dá)到平衡時(shí)，NH3的體積分?jǐn)?shù)為n%，則m和n的關(guān)系正確的是______。

A．m>n B．m<n C．m=n D．無法比較%

Answer 1

【答案】 2H2(g)＋CO(g)=CH3OH(l) ΔH= +131.9kJ/mol 4 L2·mol-2 不 0.0125 mol/（L·min） AC C

【解析】I. （1）已知：

① 2H2(g)＋CO(g) ＋O2(g) = 2H2O(g)＋CO2(g) ΔH1= －594.1kJ/mol

② 2CH3OH(l)＋3O2(g) = 4H2O(g)＋2CO2(g) ΔH2 = －1452kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律，由①-×②可得反應(yīng)：2H2(g)＋CO(g)=CH3OH(l) ΔH=ΔH1-×ΔH2 =－594.1kJ/mol -×（－1452kJ/mol）= +131.9kJ/mol；

（2）達(dá)到平衡狀態(tài)，測得容器內(nèi)的壓強(qiáng)是反應(yīng)前壓強(qiáng)的，設(shè)反應(yīng)后生成的甲醇的物質(zhì)的量為X，據(jù)此列方程求解：

2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）

起始量（mol） 3 2 0

變化量（mol） 2X X X

平衡量（mol） 3-2X 2-X X

根據(jù)測得容器內(nèi)的壓強(qiáng)是反應(yīng)前壓強(qiáng)的得， =，X=1，

反應(yīng)的平衡常數(shù)K===4（L/mol）2，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為4（L/mol）2；

該反應(yīng)的平衡常數(shù)表示式為：K=；保持恒溫恒容，向上述達(dá)到平衡的容器中再通入CO(g)和CH3OH(g)，使得CO(g)和CH3OH(g)濃度均為原平衡的2倍，則Q==K，平衡不移動(dòng)；

II. （3）根據(jù)圖中信息可知，min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，v(NH3)＝=0.025 mol/（L·min），v(N2)＝ v(NH3)＝0.0125 mol/（L·min）；反應(yīng) N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　是可逆反應(yīng)，反應(yīng)不可能完全轉(zhuǎn)化，改變條件后0<c(NH3)<0.2mol/L，且溫度改變，平衡一定移動(dòng)，c(NH3)不再等于0.10 mol/L，答案選AC；（4）在第5分鐘末將容器的體積縮小一半的瞬間，氨氣的濃度變?yōu)?.2mol/L。由于增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以最終的圖像應(yīng)該是

（5）保持其它條件不變，若只把容器改為恒壓容器，加入0.2molN2和0.6molH2，達(dá)到平衡時(shí)，NH3的體積分?jǐn)?shù)為m%．若向容器中繼續(xù)加入0.2molN2和0.6molH2，相當(dāng)于將兩份合在一起，體積擴(kuò)大一倍，各組分的量增加一倍，所以NH3的體積分?jǐn)?shù)為不變，則兩者體積分?jǐn)?shù)相等，答案選C。