Question

【題目】氨是一種重要的化工產(chǎn)品，是氮肥工業(yè)、有機(jī)合成工業(yè)以及制造硝酸、銨鹽和純堿等的原料。

（1）在一定溫度下，在固定體積的密閉容器中進(jìn)行可逆反應(yīng)：N2+3H22NH3。該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是________________。

A．3v(H2)正=2v(NH3)逆

B．單位時(shí)間生成m mol N2的同時(shí)消耗3m mol H2

C．容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不再隨時(shí)間而變化

D．混合氣體的密度不再隨時(shí)間變化

E．a(chǎn) molN≡N鍵斷裂的同時(shí)，有6amolN—H鍵斷裂

F．N2、H2、NH3的分子數(shù)之比為1∶3∶2

（2）某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)合成氨的反應(yīng)。在容積固定為2L的密閉容器內(nèi)充入1molN2和3molH2，加入合適催化劑（體積可以忽略不計(jì)）后在一定溫度壓強(qiáng)下開(kāi)始反應(yīng)，并用壓力計(jì)監(jiān)測(cè)容器內(nèi)壓強(qiáng)的變化如下：

反應(yīng)時(shí)間/min	0	5	10	15	20	25	30
壓強(qiáng)/MPa	16.80	14.78	13.86	13.27	12.85	12.60	12.60

則從反應(yīng)開(kāi)始到25min時(shí)，以N2表示的平均反應(yīng)速率= ；該溫度下平衡常數(shù)K= ；

（3） 利用合成氣（主要成分為CO、CO2和H2）在催化劑的作用下合成甲醇，主要反應(yīng)如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=－99kJ·mol－1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=－58 kJ·mol－1

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H

圖1中能正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線是 ；反應(yīng)③的△H= kJ·mol－1。

（4）合成氣的組成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60時(shí)體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率α(CO)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示。圖中的壓強(qiáng)p1、p2、p3由大到小的順序?yàn)?/span> ；α(CO)隨溫度升高而減小，其原因是 。

Answer 1

【答案】（1）BCE （2）0.01 mol/(L.min) 2.37( mol/L)-2

（3）a（2分） +41 （2分）

（4）p3>p2>p1（2分）反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡左移，α(CO)減��；反應(yīng)③為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡右移，α(CO)也減小（2分）

【解析】

試題分析：（1）A．2v（H2）正=3v（NH3）逆時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，所以3v（H2）正=2v（NH3）逆時(shí)該反應(yīng)沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；B．單位時(shí)間生成m mol N2的同時(shí)消耗3m mol H2，正逆反應(yīng)速率相等，所以該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；C．容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不再隨時(shí)間而變化，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度不變，所以達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；D．無(wú)論該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，混合氣體的密度不隨時(shí)間變化，所以密度不能作為判斷依據(jù)，錯(cuò)誤；E．a(chǎn) molN≡N鍵斷裂的同時(shí)，有6amolN-H鍵斷裂，正逆反應(yīng)速率相等，所以該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；F．N2、H2、NH3的分子數(shù)之比為1：3：2時(shí)該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，與反應(yīng)物的初始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，錯(cuò)誤；答案選BCE；

（2）同一溫度下，容器中氣體壓強(qiáng)與總的物質(zhì)的量成正比，設(shè)平衡狀態(tài)時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量為x，

16.80：12.60=（1+3）mol：x，x=（4mol×12.60）/16.80=3，所以平衡時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量為3mol，設(shè)參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為y，則

N2（g）+3H2（g）2NH3（g） 物質(zhì)的量減少

1mol 2mol

y （4-3）mol

1mol：2mol=y：（4-3）mol

解得y=0.5mol

則從反應(yīng)開(kāi)始到25min時(shí)，以N2表示的平均反應(yīng)速率==0.01mol/（L·min）

平衡時(shí)，c（N2）=0.5mol÷2L=0.25mol/L、c（H2）=（3mol3×0.5mol）÷2L=0.75mol/L、c（NH3）=（0.5mol×2）÷2L=0.5mol/L，化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，則化學(xué)平衡常數(shù)K==2.37。

（3）由于正方應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，因此a正確。已知①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=－99kJ·mol－1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=－58 kJ·mol－1

則根據(jù)蓋斯定律可知②—①即得到反應(yīng)③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的△H＝＋41kJ/mol。

（4）相同溫度下，由于反應(yīng)①為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，加壓有利于提升CO的轉(zhuǎn)化率；而反應(yīng)③為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，產(chǎn)生CO的量不受壓強(qiáng)影響，故增大壓強(qiáng)時(shí)，有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高，所以圖2中的壓強(qiáng)由大到小為P3＞P2＞P1；反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，升高溫度時(shí)，平衡向左移動(dòng)，使得體系中CO的量增大；反應(yīng)③為吸熱反應(yīng)，平衡向右移動(dòng)，又產(chǎn)生CO的量增大；因此最終結(jié)果是隨溫度升高，使CO的轉(zhuǎn)化率降低。