Question

【題目】NH3 是一種重要的化工原料，工業(yè)上用 H2、N2合成。

（1）工業(yè)上由焦炭或天然氣制氫氣的過程中會產(chǎn)生一氧化碳。為了盡量除去氫氣中混有的 一氧化碳，可在催化劑存在的條件下發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H=﹣41.0kJ/mol 該反應(yīng)在工業(yè)上被稱為“一氧化碳變換”反應(yīng)。

①在一個容積為 2L 的恒溫密閉容器中加入 1molCO 和 3molH2O（g），發(fā)生上述反應(yīng)，5min 后達到平衡，測得放出熱量為 20.5kJ，則該時間段內(nèi)反應(yīng)的平均速率ν(CO)=______，此溫度下該反應(yīng)平衡常數(shù) K=_____。該溫度下在此容器中加入 3molCO 和 1molH2O（g）發(fā)生上述反應(yīng)，達到平衡后放出熱 量_____20.5kJ(填“＞”、“=”或“＜”)。

②已知不同反應(yīng)物投料比（）下，平衡混合氣體中 CO 的體積分數(shù)如下表所示：

溫度(℃)\投料比	1	3	5
200℃	0.70	0.21	0.02

從表中數(shù)據(jù)分析可知：

反應(yīng)物投料比越大，CO 的平衡轉(zhuǎn)化率越________（填“大”或“小”）； 請推測隨反應(yīng)物投料比增大，H2O的平衡轉(zhuǎn)化率的變化趨勢是______（填字母）。

A．增大 B．減小 C．先減小后增大 D．先增大后減小

（2）用 2mol N2和3molH2合成氨，三容器的反應(yīng)溫度分別為 T1、T2、T3且恒定不變，在 其它條件相同的情況下，實驗測得反應(yīng)均進行到t min時N2的質(zhì)量分數(shù)如圖所示，此時甲、乙、丙三個容器中一定達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是_____，都達到平衡狀態(tài)時，N2轉(zhuǎn)化率最低的是________。（用“甲”、“乙”、“丙”填空）

（3）NH3與CO2在120℃，催化劑作用下可以合成反應(yīng)生成尿素： CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)在恒溫恒容的密閉容器中投入反應(yīng)物后，混合氣體中NH3的含量變化關(guān)系如圖所示，則：

A 點的逆反應(yīng)速率V逆（CO2）_____B 點的正反應(yīng)速率 V正（CO2）(填“＞”、 “=”或“＜”)；NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為____________。

（4）已知 NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)，若將一量 NH2COONH4(s)置于恒溫 密閉容器中，其分解達到平衡狀態(tài)，此時容器內(nèi)壓強為 P1，混合氣體的密度為ρ1�？s小容 器的容積，再次達平衡時，容器內(nèi)壓強為P2，混合氣體的密度為ρ2。則P1____________P2， ρ1_____________________ρ2(填“＞”、“=”或“＜”)。

Answer 1

【答案】 0.05mol/（Lmin) 0.2 = 大 B 丙 丙 ＜ 75% = =

【解析】（1）①根據(jù)反應(yīng)：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H=﹣41.0kJ/mol 5min 后達到平衡，測得放出熱量為 20.5kJ，則反應(yīng)消耗CO的物質(zhì)的量為，則該時間段內(nèi)反應(yīng)的平均速率，此溫度下CO、H2O、CO2、H2的平衡濃度分別為0.25mol/L、1.25mol/L、0.25mol/L、0.25mol/L、該反應(yīng)平衡常數(shù) ；該溫度下在此容器中加入 3molCO 和 1molH2O（g）發(fā)生上述反應(yīng)，前一次為CO轉(zhuǎn)化率50%，后一次為H2O（g）轉(zhuǎn)化率50%，達到平衡后放出熱量=20.5kJ；②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)物投料比越大，CO 的平衡轉(zhuǎn)化率越大； 請推測隨反應(yīng)物投料比增大，H2O的平衡轉(zhuǎn)化率的變化趨勢是減小，答案選B；（2）該反應(yīng)是從正反應(yīng)方向開始的，所以隨著反應(yīng)的進行，N2的濃度逐漸減小，其含量也在不斷降低，當(dāng)反應(yīng)達到平衡時達到最小值。此后，隨著反應(yīng)溫度的升高，化學(xué)平衡逆向移動，N2的濃度逐漸增大，其含量也在不斷增多。由于T3比T2時多，說明T3的狀態(tài)丙是已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的，即丙一定達到平衡狀態(tài)；T2時是否達到平衡狀態(tài)不能確定。若三者都達到平衡狀態(tài)。由于溫度T1< T2<T3。升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，N2的轉(zhuǎn)化率降低。所以在都達到平衡狀態(tài)時，N2轉(zhuǎn)化率最低的是丙；（3）反應(yīng)CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)中二氧化碳是反應(yīng)物，A 點反應(yīng)還在向正方向進行，沒有達到平衡，則A點二氧化碳濃度大于B點，則A 點逆反應(yīng)速率V逆（CO2）＜B 點的正反應(yīng)速率 V正（CO2）；開始時NH3的體積分數(shù)為50%，設(shè)NH3與CO2各1mol/L，平衡時NH3的體積分數(shù)為20%，設(shè)平衡轉(zhuǎn)化率為x，則

CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)

開始時濃度(mol/L) 1 1 0

改變的濃度(mol/L) x

平衡時濃度(mol/L) 1- 1-x

，解得x=0.75mol/L，轉(zhuǎn)化率為；4）已知 NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)，若將一定量 NH2COONH4(s)置于恒溫 密閉容器中，其分解達到平衡狀態(tài)，此時容器內(nèi)壓強為 P1，混合氣體的密度為ρ1�？s小容 器的容積，再次達平衡時，容器內(nèi)壓強為P2，混合氣體的密度為ρ2�？s小體積相當(dāng)于增大壓強，但NH2COONH4是固體，壓強對其無響，則內(nèi)壓P1=P2；壓強不變，容器體積不變，反應(yīng)為等效平衡， ρ1=ρ2。