Question

氨、甲烷都是重要的氫化物，按要求回答下列問題：
（1）NH₃（g）和O₂（g）反應生成NO（g）和H₂O（g）的△H往往難以直接測量，從產物穩定性看，其主要原因是

 

．
已知：1molN₂（g）反應生成2mol NH₃（g）的△H=-92kJ?mol^-1，1mol H₂（g）燃燒生成H₂O （g） 的△H=-242kJ?mol^-1，1mol N₂（g）和O₂ （g）完全反應生成NO（g）的△H=+180kJ?mol^-1．若有17g 氨氣經催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣所放出的熱量為

 

．
（2）甲烷與水蒸氣通入聚焦太陽能反應器，可發生反應的化學方程式為CH₄+H₂O?CO+3H₂，該反應為吸熱反應．已知在三種不同條件（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）下，氫氣的產量隨時間的變化如圖1所示．
①在0～20小時內，甲烷的反應速率v_Ⅰ、v_Ⅱ和v_Ⅲ從大到小的順序為

 

．
②將0.4mol甲烷和0.4mol水蒸氣充入2L恒容的密閉容器中，某條件下反應達到平衡，測得氫氣的物質的量濃度為0.3mol?L^-1，則該條件下此反應的平衡常數K=

 

，甲烷的轉化率為

 

．
③氫氣的百分含量與體系總壓強（P）、溫度（T）的關系如圖2所示．
平衡狀態由A變到B時，對應的平衡常數：K（A）

 

K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,反應熱和焓變

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）產物中的一氧化氮極易被氧化，所以難以直接測量；應用蓋斯定律求解；
（2）①相同時間氫氣的產量的變化量越大，表明平均速率越大，相同時間氫氣的物質的量的變化量越小，平均反應速率越小；
②根據三行式求平衡時各物質的濃度，然后代入平衡常數表達式，根據轉化率公式求甲烷的轉化；
③根據圖象判斷A、B兩點溫度的高低，然后結合正反應是吸熱反應綜合分析．

解答： 解：（1）產物中的一氧化氮極易被氧化，所以難以直接測量，N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92KJ?mol^-1①，
2H₂（g）+O₂ （g）=2H₂O （g）△H=-484kJ?mol^-1②，
N₂（g）+O₂ （g）=2NO（g）△H=+180kJ?mol^-1③，
所以4NH₃（g）+5O₂ （g）=4NO（g）+6H₂O （g）△H=-①×2+②×3+2×③=92×2+（-484）×3+2×180=-908kJ?mol^-1，
則4molNH₃（g）經催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣所放出的熱量為908kJ，所以17g 氨氣經催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣所放出的熱量為227 kJ，
故答案為：NO容易被氧氣氧化生成二氧化氮，無法控制產物，所以難以直接測量；227 kJ；
（2）①相同時間氫氣的產量的變化量越大，表明平均速率越大，相同時間氫氣的物質的量的變化量越小，平均反應速率越小，由圖1可知變化量最大的是Ⅰ，最小的是Ⅲ，所以甲烷反應速率大小為v_Ⅰ＞v_Ⅱ＞v_Ⅲ，故答案為：v_Ⅰ＞v_Ⅱ＞v_Ⅲ；
②CH₄ +H₂O?CO+3H₂
初起量：0.2mol?L^-1 0.2mol?L^-1   0         0                                
變化量：0.1mol?L^-1   0.1mol?L^-1   0.1mol?L^-1   0.3mol?L^-1             
平衡量：0.1mol?L^-1 0.1mol?L^-1   0.1mol?L^-10.3ol?L^-1  
所以K=

0．33×0.1

0.1×0.1

=0.27 mol²?L^-2；甲烷的轉化率為

0.1

0.2

×100%=50%，
故答案為：0.27 mol²?L^-2；50%； 
③由A到C，氫氣的百分含量增加，所以溫度升高，即T₁＞T₂，正反應是吸熱反應溫度越高K值越大，故答案為：＜．

點評：本題考查蓋斯定律的應用、化學反應速率大小的比較、平衡常數、轉化率和圖象的分析，綜合性強，但難度中等．