Question

14．I．化工工業中常用乙苯脫氫的方法制備苯乙烯．
已知某溫度下：
反應①：CO₂（g）+H₂（g）→CO（g）+H₂O（g），△H=+41.2kJ/mol；
反應②：（g）→（g）+H₂（g），△H=+117.6kJ/mol；
①②的化學反應平衡常數分別為K₁、K₂，
（1）請寫出二氧化碳氧化乙苯制備苯乙烯的熱化學反應方程式CO_2（g）++CO_（g）+H₂O_（g） △H=+158.8 kJ/mol
該反應的化學平衡常數K=K₁•K₂（用K₁、K₂表示）
（2）恒溫恒容條件下，反應①達到平衡后；t₁時刻通入少量CO₂；請在圖中畫出t₁之后的正逆反應曲線，并作出標注．

Ⅱ．一定的條件下，合成氨反應為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．圖1表示在此反應過程中的能量的變化，圖2表示在2L的密閉容器中反應時N₂的物質的量隨時間的變化曲線．圖3表示在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質的量對此反應平衡的影響．

（3）升高溫度，該反應的平衡常數減小（填“增大”或“減小”或“不變”）．
（4）由圖2信息，計算10min內該反應的平均速率v（H₂）=0.045mol/（L•min），從11min起其它條件不變，壓縮容器的體積，則n（N₂）的變化曲線為d（填“a”或“b”或“c”或“d”）
（5）圖3  a、b、c三點所處的平衡狀態中，反應物N₂的轉化率最高的是c點，溫度T₁＜T₂（填“＞”或“=”或“＜”）

Answer 1

分析 I．（1）根據蓋斯定律，結合已知方程式計算反應熱，然后寫熱化學方程式；方程式相加時，總平衡常數等于分方程的平衡常數之積；
（2）恒溫恒容條件下，反應①達到平衡后；t₁時刻通入少量CO₂，則正反應速率瞬間增大，逆反應速率逐漸增大；
Ⅱ．（3）①由圖象1分析，反應是放熱反應，依據化學方程式和能量變化分析計算放出熱量，依據影響平衡常數因素和平衡移動原理分析；
（4）分析圖象變化量，計算氮氣的反應速率，結合反應速率之比等于系數之比計算得到氫氣速率，依據化學反應速率概念計算得到，縮體積，增大壓強，平衡向正反應移動，改變瞬間n（N₂）不變，達平衡是n（N₂）減小；
（5）圖3表示平衡時氨氣含量與氫氣起始物質的量關系，曲線上各點都處于平衡狀態，達平衡后，增大氫氣用量，氮氣的轉化率增大；
由圖3可知，氫氣的起始物質的量相同時，溫度T₁平衡后，氨氣的含量更高，該反應為放熱反應，降低溫度平衡向正反應移動，故溫度T₁＜T₂，據此解答；

解答 解：（1）已知反應①：CO_2（g）+H_2（g）→CO_（g）+H₂O_（g）△H=+41.2kJ/mol；
反應②：（g）→（g）+H₂（g）△H=+117.6kJ/mol；
根據蓋斯定律：①+②，得 CO_2（g）++CO_（g）+H₂O_（g） △H=+41.2+117.6=+158.8kJ/mol，
反應①與②相加得總方程，則總方程的平衡常數等于分方程的平衡常數之積，即K=K₁•K₂，
故答案為：CO_2（g）++CO_（g）+H₂O_（g） △H=+158.8 kJ/mol；K₁•K₂；
（2）恒溫恒容條件下，反應①達到平衡后；t₁時刻通入少量CO₂，則正反應速率瞬間增大，逆反應速率逐漸增大，其t₁之后的正逆反應曲線為：，故答案為：；

Ⅱ．（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反應的焓變△H=-（600KJ/mol-508KJ/mol）=-92KJ/mol；圖2分析可知反應進行的氮氣的起始量為0.6mol，反應過程中消耗氮氣物質的量為0.3mol，依據熱化學方程式計算得到反應過程中放熱=92KJ/mol×0.3mol=27.6KJ；
圖象1分析可知反應是放熱反應，反應物能量高于生成物能量，溫度升高平衡逆向進行，平衡常數減小，故答案為：減小；
（4）圖象分析2L的密閉容器中，V（N₂）=$\frac{1}{3}$V（H₂）=$\frac{\frac{0.6mol-0.3mol}{2L}}{10min}$=0.015mol/L•min，V（H₂）=0.045mol/L•min；
從11min起其它條件不變，壓縮容器的體積為1L，壓強增大，平衡正向進行，瞬間氮氣物質的量不變，隨平衡正向進行，氮氣物質的量減小，則n（N₂）的變化曲線d符合；
故答案為：0.045mol/L•min；d；
（5）圖3表示平衡時氨氣含量與氫氣起始物質的量關系，曲線上各點都處于平衡狀態，故a、b、c都處于平衡狀態，達平衡后，增大氫氣用量，氮氣的轉化率增大，故a、b、c三點中，c的氮氣的轉化率最高；
由圖3可知，氫氣的起始物質的量相同時，溫度T₁平衡后，氨氣的含量更高，該反應為放熱反應，降低溫度平衡向正反應移動，故溫度T₁＜T₂，溫度越高化學平衡越低，故K₁＞K₂；
故答案為：c；＜．

點評 本題考查熱化學方程式書寫，化學平衡影響因素分析判斷，圖象分析方法應用等知識，綜合性較大，難度中等，是對知識的綜合運用，需要學生具有扎實的基礎知識．