Question

【題目】運用化學反應原理研究碳、氮、硫的單質及其化合物的反應對緩解環境污染、能源危機具有重要意義。

I.氨為重要的化工原料，有廣泛用途。

(1)合成氨中的氫氣可由下列反應制取：

a. CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+216.4kJ/mol

b. CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=-41.2kJ/mol

則反應CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H= _____________。

(2)起始時投入氮氣和氫氣的物質的量分別為1mol、3mol，在不同溫度和壓強下合成氨。平衡時混合物中氨的體積分數與溫度的關系如圖。

①恒壓時，反應一定達到平衡狀態的標志是_____________(填序號)

A.和的轉化率相等 B.反應體系密度保持不變

C. 保持不變 D.

②P1_____P2 (填“<”或“>”或“=”或“不確定”，下同)；反應的平衡常數：B點_______D點。

③C點的轉化率為________；在A、B兩點條件下，該反應從開始到平衡時生成氮氣的平均速率：υ(A)__________υ(B)。

Answer 1

【答案】+175.2kJ/mol BC < > 66.7% <

【解析】

(1)已知：a. CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+216.4kJ/mol

b. CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=-41.2kJ/mol

則將a+b可得CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H= (+216.441.2)kJ/mol=+175.2kJ/mol

答案為：+175.2kJ/mol

(2)①A.N2和H2的物料比為1:3，且按照1:3反應，則無論是否達到平衡狀態，轉化率都相等，不能用于判斷是否達到平衡狀態，故A錯誤；

B. 氣體的總質量不變，恒壓條件下，當反應體系密度保持不變時，說明體積不變，則達到平衡狀態，故B正確；

C.比值為保持不變，說明氮氣、氨氣的濃度不變，能確定是否達到平衡狀態，故C正確；

D. 因平衡常數等未知，，不能確定是否平衡狀態，故D錯誤。

故答案為：BC；

②增大壓強，平衡正向移動，平衡混合氣體中氨氣的百分含量增大，由圖象可知P1<P2，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小，則反應平衡常數：B點>D點，

故答案為：<；>；

③起始時投入氮氣和氫氣分別為1mol、3mol,反應的方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，C點氨氣的含量為50%，則

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始：1mol3mol0

轉化：xmol3xmol2xmol

平衡：(1x)mol(33x)mol2xmol

則=50%，x=，

C點H2的轉化率為×100%=66.7%，溫度越高，反應速率越大，則v(A)<v(B)，

故答案為：66.7%；<；