Question

甲是容積可變的容器，乙是容積固定為2L的密閉容器，分別向甲、乙兩容器中均充入N₂0.6mol，H₂0.5mol，在一定溫度下進(jìn)行N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol反應(yīng)，t₁時(shí)達(dá)到平衡，甲容器中N₂的轉(zhuǎn)化率為1/6，體積為1L．
（1）該溫度時(shí)乙容器中平衡體系的平衡常數(shù)是

 

．
（2）若保持甲容器的溫度和壓強(qiáng)不變，向甲容器的平衡體系再中通入0.9mol N₂，則平衡將

 

（填“正向”、“逆向”或“不”）移動(dòng)．
（3）若達(dá)平衡時(shí)要使甲、乙兩容器中NH₃的體積分?jǐn)?shù)相同，可以采取的措施是

 

．
A．保持溫度不變，將乙容器內(nèi)的壓強(qiáng)增加到原來的1.5倍
B．保持溫度不變，向乙容器中再充入0.6mol N₂和0.5mol H₂
C．升高乙容器的溫度
D．保持甲容器的體積為1L不變，升高甲容器的溫度
（4）若在t₂時(shí)改變條件，請(qǐng)將按上述（3）中正確選項(xiàng)的條件改變后到再次達(dá)到平衡時(shí)的v-t關(guān)系在如圖中畫出（若有兩個(gè)或兩個(gè)以上的選項(xiàng)是正確的，任選1個(gè)畫出即可，注意標(biāo)明選項(xiàng)的符號(hào)和圖中的v_（正）和v_（逆））．選項(xiàng)

 

（5）①有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以N₂、H₂為電極反應(yīng)物，以HCl-NH₄Cl為電解質(zhì)溶液制成新型燃料電池．請(qǐng)寫出該電池的正極反應(yīng)式

 

．
②氨氣與光氣（COCl₂）作用可以得到尿素和一種鹽，該鹽的水溶液顯酸性．氨氣與光氣反應(yīng)的方程式為

 

．
（6）已知H₂（g）、CO（g）、CH₄（g）三種物質(zhì)的燃燒熱分別是-285.8kJ?mol^-1、-283.0kJ?mol^-1、-890.3kJ?mol^-1，1mol H₂O（g）轉(zhuǎn)變?yōu)?mol H₂O（l）時(shí)放出44.0kJ熱量．甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH₄（g）+H₂O （g）═CO（g）+3H₂（g）．該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=

 

kJ/mol．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）甲和乙是相同溫度下的化學(xué)平衡，平衡常數(shù)相同，計(jì)算甲反應(yīng)平衡狀態(tài)平衡常數(shù)即為乙反應(yīng)平衡常數(shù)；
（2）依據(jù)濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷平衡進(jìn)行方向，注意甲容器是恒壓容器，依據(jù)氣體體積比等于氣體物質(zhì)的量之比計(jì)算體積；
（3）若達(dá)平衡時(shí)要使甲、乙兩容器中NH₃的體積分?jǐn)?shù)相同，甲為恒壓容器為保持壓強(qiáng)不變，壓強(qiáng)增大，和乙相比平衡正向進(jìn)行，氨氣的體積分?jǐn)?shù)大于乙，若使氨氣的體積分?jǐn)?shù)相同，需要改變條件甲逆向進(jìn)行或乙正向進(jìn)行；
A．保持溫度不變，將乙容器內(nèi)的壓強(qiáng)增加到原來的1.5倍，平衡正向進(jìn)行，氨氣含量增大，甲容器體積2L變化為1L，所以大于甲中氨氣含量；
B．保持溫度不變，向乙容器中再充入0.6mol N₂和0.5mol H₂，相當(dāng)于氮?dú)?，2mol，氫氣物質(zhì)的量為1mol，在2L容器中形成的平衡，和1L容器中甲形成的平衡狀態(tài)中氨氣體積分?jǐn)?shù)相同；
C．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，所以升高乙容器的溫度，氨氣體積分?jǐn)?shù)更��；
D．保持甲容器的體積為1L不變，升高甲容器的溫度，平衡逆向進(jìn)行，可以達(dá)到和乙容器中氨氣體積分?jǐn)?shù)相同；
（4）B選項(xiàng)是加入反應(yīng)物，此時(shí)正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率不變，D選項(xiàng)中升溫，正逆反應(yīng)速率都增大，平衡逆向進(jìn)行，據(jù)此畫出變化圖象；
（5）①原電池的正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，據(jù)此書寫電極反應(yīng)．
②氨氣與光氣（COCl₂）作用可以得到尿素和一種鹽，該鹽的水溶液顯酸性為氯化銨，結(jié)合原則守恒書寫化學(xué)方程式；
（6）①由外界條件對(duì)化學(xué)平衡以及化學(xué)反應(yīng)速率的影響分析；
②根據(jù)燃燒熱寫出熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律計(jì)算．

解答： 解：（1）甲是容積可變的容器，乙是容積固定為2L的密閉容器，分別向甲、乙兩容器中均充入N₂0.6mol，H₂0.5mol，在一定溫度下進(jìn)行N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol反應(yīng)，t₁時(shí)達(dá)到平衡，甲容器中N₂的轉(zhuǎn)化率為

1

6

，體積為1L；
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol） 0.6     0.5      0
變化量（mol） 0.1     0.3      0.2
平衡量（mol） 0.5     0.2      0.2
平衡濃度c（N₂）=0.5mol/L，c（H₂）=0.2mol/L，c（NH₃）=0.2mol/L
K=

0．22

0.5×0．23

=10，所以乙容器中達(dá)到平衡的平衡常數(shù)為10；
故答案為：10；
（2）若保持甲容器的溫度和壓強(qiáng)不變，向甲容器的平衡體系再中通入0.9mol N₂，體積之比扥故物質(zhì)的量之比，此時(shí)氣體體積V為：1：（0.5+02+0.2）=V：（0.5+0.9+0.2+0.2），V=2L，此時(shí)物質(zhì)濃度為c（N2）=

0.5mol+0.9mol

2L

=0.7mol/L，c（H2）=0.1mol/L，c（NH3）=0.1mol/L
Q=

0．12

0.7×0．13

=14.3＞10，則平衡將逆向進(jìn)行；
故答案為：逆向；
（3）若達(dá)平衡時(shí)要使甲、乙兩容器中NH₃的體積分?jǐn)?shù)相同，甲為恒壓容器為保持壓強(qiáng)不變，壓強(qiáng)增大，和乙相比平衡正向進(jìn)行，氨氣的體積分?jǐn)?shù)大于乙，若使氨氣的體積分?jǐn)?shù)相同，需要改變條件甲逆向進(jìn)行或乙正向進(jìn)行；
A．保持溫度不變，將乙容器內(nèi)的壓強(qiáng)增加到原來的1.5倍，平衡正向進(jìn)行，氨氣含量增大，甲容器體積2L變化為1L，所以大于甲中氨氣含量，故A錯(cuò)誤；
B．保持溫度不變，向乙容器中再充入0.6mol N₂和0.5mol H₂，相當(dāng)于氮?dú)?，2mol，氫氣物質(zhì)的量為1mol，在2L容器中形成的平衡，和1L容器中甲形成的平衡狀態(tài)中氨氣體積分?jǐn)?shù)相同，故B正確；
C．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，所以升高乙容器的溫度，氨氣體積分?jǐn)?shù)更小，故C錯(cuò)誤；
D．保持甲容器的體積為1L不變，升高甲容器的溫度，平衡逆向進(jìn)行，可以達(dá)到和乙容器中氨氣體積分?jǐn)?shù)相同，故D正確；
故選BD．
（4）B選項(xiàng)是加入反應(yīng)物，此時(shí)正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率不變，D選項(xiàng)中升溫，正逆反應(yīng)速率都增大，平衡逆向進(jìn)行，據(jù)此畫出變化圖象為：
；
故答案為：；

（5）①以N₂、H₂為電極反應(yīng)物，以HCl-NH₄Cl為電解質(zhì)溶液制取新型燃料電池，N₂在正極發(fā)生還原反應(yīng)生成NH₄⁺，電極反應(yīng)式為N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺，
故答案為：N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺；
②氨氣與光氣（COCl₂）作用可以得到尿素和一種鹽，該鹽的水溶液顯酸性為氯化銨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4NH₃+COCl₂=CO（NH₂）₂+2NH₄Cl；
故答案為：4NH₃+COCl₂=CO（NH₂）₂+2NH₄Cl；
（6）根據(jù)題中信息可知：①H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ?mol^-1
②CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g） ）△H=-283.0kJ?mol^-1
③CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l））△H=-890.3kJ?mol^-1，
④H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ?mol^-1，
利用蓋斯定律將④+③-②-3×①可得：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）
△H=（-44.0kJ?mol^-1）+（-890.3kJ?mol^-1）-（-283.0kJ?mol^-1）-3×（-285.8kJ?mol^-1）=+206.1 kJ?mol^-1；
故答案為：+206.1kJ/mol；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡影響因素分析判斷，平衡計(jì)算分析，主要是恒溫恒壓、恒溫恒容容器中平衡的建立和影響因素的理解應(yīng)用，題目難度中等．