Question

【題目】氮、碳都是重要的非金屬元素，含氮、碳元素的物質(zhì)在工業(yè)生產(chǎn)中有重要的應(yīng)用。

（1）請寫出工業(yè)上由NH3制取NO的化學方程式________________________________。

（2）一定條件下，鐵可以和CO2發(fā)生反應(yīng)：Fe(s)+ CO2(g)FeO(s)+ CO(g)，已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如圖所示。

①該反應(yīng)的逆反應(yīng)是________________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

②T℃、P pa壓強下，在體積為VL的容器中進行反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是________。

A、混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化；

B、容器內(nèi)壓強不再變化；

C、υ正(CO2)= υ逆(FeO)

③T1溫度下，向體積為V L的密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO2，反應(yīng)過程中CO和CO2物質(zhì)的量與時間的關(guān)系如圖乙所示。則CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為_________，平衡時混合氣體的密度與起始時氣體的密度之比為________________。

（3）在恒溫條件下，起始時容積均為5L的甲、乙兩密閉容器中(甲為恒容容器、乙為恒壓容器)，均進行反應(yīng)：N2+3H22NH3，有關(guān)數(shù)據(jù)及平衡狀態(tài)特點見下表。

容器	起始投入			達平衡時
甲	2 mol N2	3 mol H2	0mol NH3	1.5mol NH3	同種物質(zhì)的體積分數(shù)相同
乙	a mol N2	b mol H2	0mol NH3	1.2mol NH3

起始時乙容器中的壓強是甲容器的____________倍。

Answer 1

【答案】4NH3+5O2 4NO+6H2O 放熱 A 2/3 25/33 0.8

【解析】

（1）工業(yè)上用NH3和氧氣在催化劑存在的條件下反應(yīng)制取NO；（2）①根據(jù)圖甲，隨溫度升高，K值增大，說明升高溫度平衡正向移動；②根據(jù)平衡定義和“變量不變”判斷平衡狀態(tài)；③利用“三段式”計算T1溫度下平衡轉(zhuǎn)化率；（3）壓強比等于物質(zhì)的量比，利用差量法計算起始時的氣體物質(zhì)的量；

（1）工業(yè)上用NH3和氧氣在催化劑存在的條件下反應(yīng)制取NO，反應(yīng)方程式是4NH3+5O2 4NO+6H2O；（2）①根據(jù)圖甲，隨溫度升高，K值增大，說明升高溫度平衡正向移動，所以該反應(yīng)的逆反應(yīng)是放熱反應(yīng)；②Fe(s)+ CO2(g)FeO(s)+ CO(g)，正反應(yīng)氣體質(zhì)量減小，氣體物質(zhì)的量不變，根據(jù) ，平均相對分子質(zhì)量是變量，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化，一定達到平衡狀態(tài)，故選A；反應(yīng)過程中氣體物質(zhì)的量不變，所以容器內(nèi)壓強是恒量，壓強不再變化不一定平衡，故不選B；氧化亞鐵是固體，不能表示反應(yīng)速率，故不選C。③T1溫度下，平衡常數(shù)為2，向體積為V L的密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO2，設(shè)二氧化碳起始物質(zhì)的量為x，變化物質(zhì)的量為y，
Fe（s）+CO2（g）FeO（s）+CO（g）
起始量 x 0
變化量 y y
平衡量 x-y y
平衡常數(shù)K= ，所以，二氧化碳轉(zhuǎn)化率 ；容器體積不變，平衡時混合氣體的密度與起始時氣體的密度之比為反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量比，平衡時混合氣體的密度與起始時氣體的密度之比為 ，將代入得；

（3）

N2+3H22NH3 △n

1 3 2 2

1.5 x

x=1.5（mol），平衡后氣體的物質(zhì)的量是5mol-1.5mol=3.5mol，甲中氨氣的體積分數(shù)是 ；設(shè)平衡后乙中氣體的物質(zhì)的量是zmol，則 ，z=2.8mol；

N2+3H22NH3 △n

1 3 2 2

1.2 y

y=1.2（mol）；乙反應(yīng)前氣體物質(zhì)的量是2.8mol+1.2mol=4mol，所以起始時乙容器中的壓強是甲容器的0.8倍。