Question

工業(yè)合成氨的反應為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0某實驗將3.0mol N₂（g）和4.0mol H₂（g）充入容積為10L的密閉容器中，在溫度T₁下反應．測得H₂的物質(zhì)的量隨反應時間的變化如圖所示．

（1）反應開始3min內(nèi)，H₂的平均反應速率為______
（2）計算該條件下合成氨反應的化學平衡常數(shù)（寫出計算過程，結果保留2位有效數(shù)字）______．
（3）僅改變溫度為T₂（ T₂小于T_I）再進行實驗，請在答題卡框圖中畫出H₂的物質(zhì)的量隨反應時間變化的預期結果示意圖______．
（4）在以煤為主要原料的合成氨工業(yè)中，原料氣氫氣常用下述方法獲得：
①C+H₂O（g）CO+H₂；②CO+H₂O（g）CO₂+H₂；
已知CO（g）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0KJ/mol；
H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）△H=-285.8KJ/mol；
寫出上述CO與H₂O（g）反應的熱化學方程式：______
（5）合成氨工業(yè)中，原料氣（N₂，H₂混有少量CO，NH₃）在進入合成塔之前，用醋酸二氨合銅（I）溶液來吸收CO其反應為：
CH₃COO[Cu（NH₃）₂]+CO+NH₃?CH₃COO[Cu（NH₃）₃]?CO△H＜0寫出提高CO吸收率的其中一項措施：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)v=計算反應速率；
（2）計算平衡時各物質(zhì)的濃度，根據(jù)平衡常數(shù)表達式計算；
（3）畫圖要點：①T₁→T₂，降低溫度，則反應速率減小，單位時間內(nèi)消耗氫氣的物質(zhì)的量減小，達到平衡時間增大；②由于正反應是放熱反應，降低溫度平衡向正反應方向移動，則平衡時氫氣的物質(zhì)的量減小；
（4）利用蓋斯定律計算；
（5）反應為放熱反應，可增大壓強、降低溫度等方法使平衡向正反應方向移動．
解答：解：（1）反應開始3min內(nèi)，氫氣的物質(zhì)的量1.6mol，則v（H₂）==0.080mol/（L?min），
故答案為：0.080mol/（L?min）；
（2）由圖象可知，平衡時H₂的濃度0.10 mol/L，則：
                   N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始濃度（mol/L） 0.30     0.40        0
轉化濃度（mol/L）  0.10     0.30      0.20
平衡濃度（mol/L） 0.20     0.10       0.20
 K===2.0×10² （L/mol）²；
故答案為：2.0×10² （L/mol）²；
（3）T₁→T₂，降低溫度，則反應速率減小，單位時間內(nèi)消耗氫氣的物質(zhì)的量減小，達到平衡時間增大；
由于正反應是放熱反應，降低溫度平衡向正反應方向移動，則平衡時氫氣的物質(zhì)的量減小，則圖象為，
故答案為：；
（4）根據(jù)蓋斯定律，第一個熱化學方程式減去第二個熱化學方程式，則CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=+2.8kJ/mol，故答案為：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=+2.8kJ/mol；
（5）由于CH₃COO[Cu（NH₃）₂]+CO+NH₃?CH₃COO[Cu（NH₃）₃]?CO的反應是放熱反應，增大壓強、降低溫度、通入氨氣或分離出CH₃COO[Cu（NH₃）₃]?CO等措施，都能使平衡向正反應方向移動，提高CO的吸收率或轉化率，
故答案為：增大壓強、降低溫度、通入氨氣或分離出CH₃COO[Cu（NH₃）₃]?CO（任寫一點）．
點評：本題綜合考查化學反應速率與化學平衡以及化學反應與能量等問題，本題的易錯點為（3），注意溫度對平衡移動的影響，題目難度中等．