Question

【題目】工業(yè)合成氨反應(yīng)具有非常重要的意義。

（1）對(duì)可逆反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，若起始投料n(N2)∶n(H2)＝1∶1，達(dá)到平衡后，降低溫度，N2的體積分?jǐn)?shù)_____。

A．增大 B．減小 C．不變 D．不能判斷

（2）T ℃，以CO2和NH3為原料可合成化肥尿素：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(l)；在2 L的密閉容器中，通入1.2 mol NH3和0.6 mol CO2，2 min時(shí)反應(yīng)剛好達(dá)到平衡，此時(shí)c(NH3)＝0.2 mol·L－1，c(CO2)＝0.1 mol·L－1。

①T ℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝_____。

②若2 min時(shí)保持T ℃和平衡時(shí)容器的壓強(qiáng)不變，再向體積可變的容器中充入0.6 mol NH3，則此時(shí)v正____v逆(填“>”“<”或“＝”)。

③若保持T ℃，在2 min時(shí)把容器體積瞬間壓縮到1 L且保持體積不變，3 min時(shí)達(dá)到新平衡，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出2 min到3 min內(nèi)NH3濃度的變化曲線。_______

（3）NH3催化還原氮氧化物是目前應(yīng)用廣泛的煙氣脫硝技術(shù)。已知:6NO2(g)+8NH3(g)7N2(g)+12H2O(l)　ΔH，向容積為2 L的恒容密閉容器中，充入NO2和NH3的混合氣體0.14 mol充分反應(yīng)。不同投料比時(shí)，NO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖中曲線所示[投料比=n(NO2)/n(NH3)]。

①ΔH____0（填“>”“<”或“=”），理由是_____�！　　　�

②x_____3∶4（填“>”“<”或“=”），理由是_____。

③400 K時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為____。

④投料比為3∶4時(shí)，Q點(diǎn)v逆(NH3)____P點(diǎn)v逆(NH3)（填“>”“<”或“=”）。

Answer 1

【答案】C 250 ＜ ＜ 升高溫度NO2轉(zhuǎn)化率減小平衡逆向移動(dòng)，所以正反應(yīng)放熱 ＞ 投料比越大NO2的物質(zhì)的量越大，NO2的轉(zhuǎn)化率越小 c7(N2)/c6(NO2)c8(NH3) <

【解析】

（1）w（N2）=×100%=50%，再根據(jù)三段式求出反應(yīng)后氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)，前后進(jìn)行比較；
（2）①根據(jù)K=進(jìn)行計(jì)算；
②若保持T℃和平衡時(shí)容器的壓強(qiáng)不變，再向體積可變的容器中充入0.6mol NH3，體積瞬間變?yōu)?/span>4L，此時(shí)c（NH3）=0.25molL-1，c（CO2）=0.05molL-1，據(jù)此分析濃度商與K的關(guān)系進(jìn)行作答；
③2min時(shí)把容器體積瞬間壓縮到1L，此時(shí)c（NH3）=0.4molL-1，保持T℃不變，平衡常數(shù)K不變，則3min平衡時(shí)NH3濃度仍為 0.2molL-1，據(jù)此進(jìn)行作圖；
（3）①升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)，根據(jù)轉(zhuǎn)化率的變化來(lái)判斷該反應(yīng)是放熱還是吸熱，從而分析焓變；

②結(jié)合投料比對(duì)NO2轉(zhuǎn)化率的影響效果分析；

③依據(jù)平衡常數(shù)的定義作答；

④投料比為3∶4時(shí)P點(diǎn)達(dá)平衡，Q點(diǎn)未達(dá)平衡，此時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率比平衡時(shí)小據(jù)此分析作答。

（1）開(kāi)始w(N2)= ×100%=50%，設(shè)開(kāi)始氮?dú)�，氫氣的物質(zhì)的量分別為1mol，1mol，

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

初始量110

轉(zhuǎn)化量x3x2x

平衡量1x13x2x，

反應(yīng)后氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)為×100%=×100%=50%，則N2的體積分?jǐn)?shù)恒為50%，由此可見(jiàn)平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)保持不變，故答案為：C；

（1）① 2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH2)2(s)+H2O(l)；

初始量(mol/L)0.60.300

轉(zhuǎn)化量(mol/L)0.4 0.2 0.20.2

平衡量(mol/L)0.2 0.1 0.20.2

K===250；

②若保持T℃和平衡時(shí)容器的壓強(qiáng)不變,再向體積可變的容器中充入0.6molNH3,體積瞬間變?yōu)?/span>4L,此時(shí)c(NH3)=0.25molL1,c(CO2)=0.05molL1,反應(yīng)的濃度商Q=10.252×0.05=320，Q>K，所以平衡逆向移動(dòng)，v正<v逆，

故答案為：<；

③2min時(shí)把容器體積瞬間壓縮到1L，此時(shí)c(NH3)=0.4molL1，保持T℃不變，平衡常數(shù)K不變，則3min平衡時(shí)NH3濃度仍為0.2molL1，故圖象為；

（3） ①由圖可知,升高溫度NO2轉(zhuǎn)化率減小平衡逆向移動(dòng)，所以正反應(yīng)放熱，則△H<0；

②則從圖中可以看出，同一個(gè)溫度下，x對(duì)應(yīng)的NO2的轉(zhuǎn)化率均小于3:4對(duì)應(yīng)的NO2的轉(zhuǎn)化率，因投料比越大NO2的物質(zhì)的量越大，NO2的轉(zhuǎn)化率反而越小，故x＞3:4；

③6NO2(g)+8NH3(g)7N2(g)+12H2O(l)，所以400K時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K= c7(N2)/c6(NO2)c8(NH3)；

④投料比為3∶4時(shí)P點(diǎn)達(dá)平衡，Q點(diǎn)未達(dá)平衡，此時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率比平衡時(shí)小，說(shuō)明此時(shí)要繼續(xù)轉(zhuǎn)化更多的NO2，反應(yīng)物濃度在減小，生成物濃度在增大，正反應(yīng)速率在減小，逆反應(yīng)速率在增大，則可知此時(shí)逆反應(yīng)速率比平衡時(shí)逆反應(yīng)速率小，以氨氣表示反應(yīng)速率得出，Q點(diǎn)v逆(NH3)<P點(diǎn)v逆(NH3)。