Question

8．催化劑是化工技術(shù)的核心，絕大多數(shù)的化工生產(chǎn)需采用催化工藝．
（1）根據(jù)最新“人工固氮”的研究報道，在常溫、常壓、光照條件下，N₂在催化劑（摻有少量Fe₂O₃和TiO₂）表面與水發(fā)生反應(yīng)：2N₂（g）+6H₂O（1）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530kJ•mol^-1
又知：H₂O（g）═H₂O（1）△H=-44.0kJ•mol^-1，4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266kJ•mol^-1．在恒容密閉容器中，當(dāng)該反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時，欲使平衡向正反應(yīng)方向移動且反應(yīng)速率加快，下列措施可行的是B．（填字母）
A．向平衡混合物中充入Ar             B．向平衡混合物中充入O₂
C．采用更好的催化劑                     D．降低反應(yīng)的溫度
（2）①用氨氣制取尿素[CO（NH₂）]的反應(yīng)為：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H＜0．
某溫度下，向容器為1L的密閉容器中通入4mol NH₃和2molCO₂，該反應(yīng)進(jìn)行到40s時，達(dá)到平衡，此時CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%．圖中的曲線表示在前25s內(nèi)NH₃的濃度隨時間的變化．如果保持其他條件不變的情況下使用催化劑，請在圖中用實線畫出c（NH₃）隨時間的變化曲線．
②若保持其他條件不變，向平衡體系中再通入2molNH₃和2molH₂O，此時v_正＞v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）

Answer 1

分析 （1）①2N₂（g）+6H₂O（1）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530kJ•mol^-1
②又知：H₂O（g）═H₂O（1）△H=-44.0kJ•mol^-1，
反應(yīng)-（①+②）可以得到：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g），根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)的△H；根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率和平衡移動的因素來回答；
（2）①如果保持其他條件不變的情況下使用催化劑，則不會改變化學(xué)平衡移動，但是會加快反應(yīng)速率，根據(jù)三行式計算平衡時氨氣的濃度；
②若保持其他條件不變，向平衡體系中再通入2molNH₃和2molH₂O，根據(jù)Qc和K的關(guān)系判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向．

解答 解：（1）①2N₂（g）+6H₂O（1）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530kJ•mol^-1
②又知：H₂O（g）═H₂O（1）△H=-44.0kJ•mol^-1，
反應(yīng)-（①+②）可以得到：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g），根據(jù)蓋斯定律，得到反應(yīng)的△H=-（1530kJ•mol^-1+44.0kJ•mol^-1）=-1266kJ•mol^-1；
A．向平衡混合物中充入Ar，在恒容密閉容器中，各組分濃度不變，所以速率不變，平衡不動，故A錯誤；
B．向平衡混合物中充入O₂，正逆反應(yīng)速率加快，平衡正向移動，故B正確；
C．采用更好的催化劑不會改變化學(xué)平衡移動，只是會加快反應(yīng)速率，故C錯誤；
D．降低反應(yīng)的溫度會降低反應(yīng)速率，故D錯誤，故答案為：-1266；B；
（2）①1L的密閉容器中通入4mol NH₃和2molCO₂，該反應(yīng)進(jìn)行到40s時，達(dá)到平衡，此時CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%．
                 2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）
初始濃度：4                     2               0                           0
變化濃度：2                     1               1                          1
平衡濃度：2                     1               1                          1
加入催化劑，不會改變化學(xué)平衡移動，但是會加快反應(yīng)速率，得到c（NH₃）隨時間的變化曲線如下圖所示：，故答案為：；
②若保持其他條件不變，向平衡體系中再通入2molNH₃和2molH₂O，此時Q_c=$\frac{3×1}{{4}^{2}×1}$＜K=0.25，所以平衡會正向移動，v_正＞v_逆．故答案為：＞．

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計算、圖象分析，化學(xué)平衡計算，平衡常數(shù)概念的分析應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．