Question

合成氨技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的重要途徑，其研究來自正確的理論指導(dǎo)，合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K值和溫度的關(guān)系如下：

溫度（℃）	360	440	520
K值	0.036	0.010	0.0038

（1）①寫出工業(yè)合成氨的化學(xué)方程式 。

②由上表數(shù)據(jù)可知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，理由是 。

③理論上，為了增大平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是 。（填序號）

a．增大壓強(qiáng) b．使用合適的催化劑

c．升高溫度 d．及時(shí)分離出產(chǎn)物中的NH3

（2）原料氣H2可通過反應(yīng) CH4(g) + H2O (g)CO(g) + 3H2(g) 獲取，已知該反應(yīng)中，當(dāng)初始混合氣中的 恒定時(shí)，溫度、壓強(qiáng)對平衡混合氣CH4含量的影響如下圖所示：

①圖中，兩條曲線表示壓強(qiáng)的關(guān)系是：P1 P2（填“>”、“=”或“<”）。

②該反應(yīng)為 反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）。

（3）原料氣H2還可通過反應(yīng)CO(g) + H2O(g) CO2 (g) + H2(g) 獲取。

①T ℃時(shí)，向容積固定為5 L的容器中充入1 mol水蒸氣和1 mol CO，反應(yīng)達(dá)平衡后，測得CO的濃度為0.08 mol·L-1，則平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為 ，該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式為 。

②保持溫度仍為T ℃，改變水蒸氣和CO的初始物質(zhì)的量之比，充入容器進(jìn)行反應(yīng)，下列描述能夠說明體系處于平衡狀態(tài)的是 （填序號）。

a．容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變

b．混合氣體的密度不隨時(shí)間改變

c．單位時(shí)間內(nèi)生成a mol CO2的同時(shí)消耗a mol H2

d．混合氣中n (CO) : n (H2O) : n (CO2) : n (H2) = 1 : 1 : 1 : 1

Answer 1

（共11分）

（1）① N2 + 3H2 2 NH3（1分）

② 隨溫度升高，反應(yīng)的平衡常數(shù)K減�。�1分）③ a、d（2分）

（2） ① <（1分） ② 吸熱（1分）

（3） ① 60 %（2分） K=c(CO2)c（H2）/c(CO)c(H2O)；（1分）

② c（2分）

【解析】

試題分析：（1）①工業(yè)上用氮?dú)馀c氫氣在高溫高壓、催化劑條件下反應(yīng)生成氨氣，化學(xué)方程式為N2 + 3H2 2 NH3；

②溫度升高，K值減小，說明升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；

③a.增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，正確；b.使用催化劑，只能加快反應(yīng)速率，不能改變平衡，所以氫氣的轉(zhuǎn)化率不變，錯(cuò)誤；c.升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，所以升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，氫氣的轉(zhuǎn)化率降低，錯(cuò)誤；d. 及時(shí)分離出產(chǎn)物中的NH3，則生成物的濃度減小，平衡正向移動(dòng)，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，正確，答案選ad；

（2）①根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，溫度一定，壓強(qiáng)增大，平衡逆向移動(dòng)，甲烷的含量增大，所以P1<P2；

②壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度升高，甲烷的平衡含量減少，說明升高溫度，平衡正向移動(dòng)，則正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；

（3）①平衡時(shí)，CO的的濃度為0.08 mol·L-1，起始CO的濃度是1mol/5L=0.2mol/L，所以平衡時(shí)C的轉(zhuǎn)化率是（0.2-0.08）mol/L/0.2mol/L=60%；根據(jù)平衡常數(shù)的定義，該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=c(CO2)c（H2）/c(CO)c(H2O)；

②a、該反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量不變的可逆反應(yīng)，所以氣體的壓強(qiáng)不變的狀態(tài)不一定是平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；b、容器的體積不變，則氣體的密度始終不變，所以氣體密度不變的狀態(tài)不一定是平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；c、單位時(shí)間內(nèi)生成a mol CO2的同時(shí)消耗a mol H2，符合正逆反應(yīng)速率相等的特征，是平衡狀態(tài)，正確；d、根據(jù)①，可計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= c(CO2)c（H2）/c(CO)c(H2O)=9/4，混合氣中n (CO) : n (H2O) : n (CO2) : n (H2) = 1 : 1 : 1 : 1時(shí)，Qc= c(CO2)c（H2）/c(CO)c(H2O)=1，不等于該溫度下的平衡常數(shù)，所以不是平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤，答案選c。

考點(diǎn)：考查化學(xué)平衡的移動(dòng)、平衡狀態(tài)的判斷，平衡常數(shù)的計(jì)算與應(yīng)用