Question

【題目】氨是重要的化工產品之一，有著廣泛的用途，運用化學反應原理的相關知識研究氨的合成及性質對工業(yè)生產有著十分重要意義。

I．合成氨用的氫氣可以甲烷為原料制得：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。有關化學反應的能量變化如下圖所示。CH4(g)與H2O (g)反應生成CO (g)和H2 (g)的熱化學方程式為______________。

II.恒溫下，將一定量N2、H2置于10L的容器中發(fā)生反應：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.0kJ/mol，反應過程中各物質的物質的量隨時間變化如下圖。

（1）圖中0～2s內的反應速率v(NH3)=______；該溫度下達平衡時N2的轉化率為_____。

（2）若其它條件不變，將恒容條件變?yōu)楹銐海瑒t平衡時c(N2)__，平衡常數(shù)___。（填編號）

A．增大 B．減小 C．不變 D．不能確定

（3）在不同溫度下達到平衡時測得NH3的體積分數(shù)如下表所示：

T/℃	200	300	400
NH3的體積分數(shù)	a1	a2	38%

①試比較a1、a2的大�。篴1_____a2（填“>”、“<”或“=”）。

②若反應在恒容400℃條件下進行，下列能判斷反應達到平衡狀態(tài)的依據(jù)有____ (填編號)。

A．斷裂1molH-H鍵同時斷裂2molN-H鍵 B．v正(N2)=3V逆(H2)

C．容器內N2、H2、NH3；的物質的量之比為1:3:2 D．平衡常數(shù)保持不變

E．混合氣體的平均相對分子質量保持不變 F．混合氣體的密度保持不變

（4）工業(yè)上合成氨采用了高溫高壓、催化劑的條件，根據(jù)反應判斷下列哪些條件有利于提高氨的產率____。

A．采用400℃～500℃高溫 B．采用合適的高壓

C．使用鐵觸媒做催化劑 D.將氨液化從體系中分離出來

（5）氨氣制取尿素[CO (NH2)2]的反應：2NH3 (g) +CO2(g) CO (NH2)2 (1)+H2O (g)。

①該反應溫度升高，氨氣的百分含量增大，則△H______0（填“>”、“<”或“=”）。

②CO的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示， 若充入2mol NH3與1mol CO2在2L密閉容器中進行反應，則100℃時反應的平衡常數(shù)K=________；壓強的大小關系：P1______P2（填“>”、“<”、“=”或“不確定”）。

Answer 1

【答案】 CH4(g) +H2O (g) CO (g) +3H2 (g) △H=+162kJ／mol 0.05mol／(L·s) 50% A C > AE BD < 4 >

【解析】I．已知：①②CO（g）+O2（g）=CO2（g）△H=-282KJ/mol，②③H2（g）+O2（g）=H2O（g）△H=-242KJ/mol，③①CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-846KJ/mol，由蓋斯定律①-③×3-②得到：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2 （g）△H=+162kJmol-1；

II.（1）根據(jù)圖象1可知，曲線b為氨氣的濃度的變化曲線，△c（NH3）==0.1mol/L，故v（NH3）===0.05mol/（L·s）；該溫度下達平衡時N2的轉化率為×100%=50%；

（2）當容器恒壓時，相當于是在恒容達平衡的基礎上再壓縮容器的體積，平衡右移，氮氣被消耗，則氮氣的物質的量變小，但濃度比恒容時要變大，故答案為A；溫度不變，平衡常數(shù)不變，故答案為C；

（3）①根據(jù)反應放熱，隨著溫度升高，平衡向逆反應方向移動，則氨氣的體積分數(shù)應該變小，則a1＞a2；

②A．斷裂1molH-H鍵同時斷裂2molN-H鍵，說明氫氣的正、逆反應速率相等且不為0，則為平衡狀態(tài)，故A正確；B．v正(N2)=3V逆(H2)時不能說明氫氣的正、逆反應速率相等，則無法確定是平衡狀態(tài)，故B錯誤；C．容器內N2、H2、NH3的物質的量之比為1:3:2，此時不一定為平衡狀態(tài)，故C錯誤；D．恒溫條件下，平衡常數(shù)始終保持不變，此時不一定為平衡狀態(tài)，故D錯誤；E．氣體的總質量不變，總物質的量不確定，當混合氣體的平均相對分子質量保持不變時，說明氣體總物質的量不再改變，則為平衡狀態(tài)，故E正確；F．體積和混合氣體的總質量始終不變，混合氣體的密度保持不變，無法確定是平衡狀態(tài)，故F錯誤；答案為AE；

（4）A．升高溫度平衡逆向移動，不利于提高氨的產率，故A錯誤；B．增加壓強，平衡正向移動，有利于提高氨的產率，故B正確；C．使用催化劑，改變反應速率，但不影響平衡移動，不改變氨的產率，故C錯誤；D.將氨液化從體系中分離出來，有利于平衡正向移動，有利于提高氨的產率，故D正確；答案為BD；

（5） 2NH3 (g) +CO2(g) CO (NH2)2 (1)+H2O (g)

起始物質的量濃度（mol/L） 1 0.5 0 0

變化物質的量濃度（mol/L） 0.5 0.25 0 0.25

平衡物質的量濃度（mol/L） 0.5 0.25 0 0.25

則100℃時反應的平衡常數(shù)K===4；

由圖示可知在恒溫條件下，壓強越大，CO2的轉化率越大，即P1＞P2。