Question

5．合成氨是人類科學技術上的一項重大突破，其反應原理為：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
一種工業合成氨的簡易流程圖如下：

（1）在密閉容器中，使2mol N₂和6mol H₂混合發生下列反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）（正反應為放熱反應）當反應達到平衡時，N₂和H₂的濃度比是1：3．升高平衡體系的溫度（保持體積不變），該反應逆向移動（填“逆向移動”正向移動”或“不移動”）．
（2）氨水、氯水中均存在多種微粒和多個平衡，請寫出氯水中存在的一個化學平衡反應的離子方程式Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO．
（3）步驟Ⅱ中制氫氣原理如下：
①CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=+206.4kJ•mol^-1
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ•mol^-1
對于反應①，一定可以提高平衡體系中H₂百分含量，又能加快反應速率的措施是a．
a．升高溫度                 b．增大壓強     c．加入催化劑               d．降低壓強
利用反應②，將CO進一步轉化，可提高H₂產量．若2mol CO和H₂的混合氣體（H₂的體積分數為80%）與H₂O反應，得到2.28mol CO、CO₂和H₂的混合氣體，則CO轉化率為70%．

Answer 1

分析 （1）依據起始量氮氣和氫氣物質的量之比等于反應之比分析判斷；反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行；
（2）氯水是氯氣的水溶液，其中氯氣與水發生了反應，氯氣與水的反應是可逆反應；
（3）反應①為吸熱反應，升高溫度，正向移動，氫氣的百分量提高；依據平衡移動原理和影響反應速率因素分析判斷；依據化學平衡三段式列式計算，根據轉化率的表達式計算．

解答 解：（1）依據起始量氮氣和氫氣物質的量之比等于反應之比分析判斷，在密閉容器中，使2molN₂和6molH₂混合發生反應，應物起始量之比等于化學方程式中的反應之比，所以平衡濃度為1：3；合成氨的反應為放熱反應，升高溫度，平衡向吸熱方向移動，即逆方向，
故答案為：1：3； 逆向移動；
（2）氯水是氯氣與水的混合液，其中氯氣與水反應生成鹽酸和次氯酸，該反應是可逆反應，離子反應為Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，
故答案為：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO；
（3）反應①是個體積增大的吸熱反應，升高溫度，反應速率加快，反應正向移動，氫氣含量增多，a正確，增大壓強平衡逆向移動，氫氣含量降低，b錯誤，催化劑加快反應速率，但平衡不移動，c錯誤，降低壓強，反應速率減慢，d錯誤，選a；
2mol CO和H₂的混合氣體（H₂的體積分數為80%）中 H₂為：2mol×80%=1.6mol，CO的物質的量為：0.4mol，與H₂O反應，得到2.28mol CO、CO₂和H₂的混合氣體，該反應前后氣體體積不變，增加的部分應該是起始的水蒸氣的物質的量為：2.28mol-2mol=0.28mol，設轉化的一氧化碳的物質的量為x，則
            CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 0.4  0.28            0            1.6
變化量（mol） x       x               x            x
平衡量（mol）0.4-x   0.28-x      x           x+1.6
則：0.4-x+x+x+1.6=2.28，
x=0.28mol
則CO轉化率為：0.28mol/0.4mol×100%=70%，
故答案為：a；70%．

點評 本題考查了化學平衡影響因素、化學平衡的計算，題目難度中等，注意化學平衡的計算方法，明確化學平衡及其影響因素．