Question

19．Ⅰ．利用CO₂和CH₄重整可制合成氣（主要成分為CO、H₂），已知重整過(guò)程中部分反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：
①CH₄（g）=C（s）+2H₂（g）△H=+75.0kJ•mol^-1
②CO₂（g）+H₂（g）=CO（g）+H₂O（g）△H=+41.0kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂（g）=C（s）+H₂O（g）△H=-131.0kJ•mol^-1
反應(yīng)CO₂（g）+CH₄（g）=2CO（g）+2H₂（g）的△H=+247kJ•mol^-1．
II．用CO合成尿素的反應(yīng)為：2NH₃（g）+CO（g）?CO（NH₂）₂（g）+H₂（g）△H＜0．
（1）T℃時(shí)，向體積為2L的恒容密閉容器中，充入2molNH₃和1mol CO發(fā)生反應(yīng)．
①5min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，CO的轉(zhuǎn)化率為80%，則5min內(nèi)NH₃的平均反應(yīng)速率為0.16mol?L^-1?min^-1，此溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K的值為40．
②對(duì)該反應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是CD（填字母）．
A．若容器內(nèi)氣體密度不變，則表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
B．反應(yīng)達(dá)到平衡后，其它條件不變，升高溫度，尿素的百分含量增大
C．反應(yīng)達(dá)到平衡后，其它條件不變，在原容器中充入一定量氦氣，CO的轉(zhuǎn)化率不變
D．反應(yīng)達(dá)到平衡后，其它條件不變，充入一定量NH₃，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但K值不變
（2）若保持恒溫恒容條件，將物質(zhì)的量之和為3mol的NH₃和CO以不同的氨碳比進(jìn)行反應(yīng)，結(jié)果如圖1所示：若圖中c表示平衡體系中尿素的體積分?jǐn)?shù)，則b表示NH₃的轉(zhuǎn)化率．當(dāng)尿素含量最大時(shí)，則$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（CO）}$=2或2：1，此時(shí)，對(duì)于該反應(yīng)既能增大反應(yīng)速率又能提高尿素體積分?jǐn)?shù)的措施為按物質(zhì)的量之比為2：1再加入NH₃和CO增大壓強(qiáng)．

Ⅲ．圖2是鉻酸銀（Ag₂CrO₄）T℃時(shí)，在水溶液中的沉淀溶解平衡曲線．
（1）向飽和Ag₂CrO₄溶液中加入固體K₂CrO₄不能（填“能”或“不能”）使溶液由Y點(diǎn)變?yōu)閄點(diǎn)
（2）圖中ɑ=$\sqrt{2}$×10^-4（或1.4×10^-4）．

Answer 1

分析 Ⅰ．已知①CH₄（g）═C（s）+2H₂（g）△H=+75.0kJ/mol
②CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）△H=+41.0kJ/mol
③CO（g）+H₂（g）═C（s）+H₂O（g）△H=-131.0kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律①+②-③可得CO₂（g）+CH₄（g）═2CO（g）+2H₂（g），據(jù)此計(jì)算該反應(yīng)的焓變△H；
II．（1）①依據(jù)CO的轉(zhuǎn)化率為80%，計(jì)算一氧化碳的轉(zhuǎn)化量，依據(jù)V=$\frac{△C}{△t}$計(jì)算V（CO），然后依據(jù)速率之比等于計(jì)量系數(shù)之比計(jì)算V（NH₃）；列三段計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，依據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算平衡常數(shù)；
②A．依據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$判斷；
B．依據(jù)溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響判斷；
C．反應(yīng)達(dá)到平衡后，其它條件不變，在原容器中充入一定量氦氣，因?yàn)槿萜黧w積不變，所以平衡不移動(dòng)，據(jù)此判斷；
D．依據(jù)K的影響因素解答；
（2）反應(yīng)物有兩種以上的，增大一種反應(yīng)物濃度可以提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，本身轉(zhuǎn)化率降低；由圖可知，橫坐標(biāo)為$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$=2時(shí)，尿素的體積分?jǐn)?shù)最大，氨氣的轉(zhuǎn)化率為80%；依據(jù)反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，所以加壓可以提高反應(yīng)速率，使平衡正向移動(dòng)；
Ⅲ．（1）在飽和Ag₂CrO₄溶液中加入K₂CrO₄仍為飽和溶液，點(diǎn)仍在曲線上；
（2）溶度積常數(shù)不變，依據(jù)溶液中Z點(diǎn)時(shí)離子濃度計(jì)算．

解答 解：Ⅰ．解：已知①CH₄（g）═C（s）+2H₂（g）△H=+75.0kJ/mol
②CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）△H=+41.0kJ/mol
③CO（g）+H₂（g）═C（s）+H₂O（g）△H=-131.0kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律①+②-③可得：CO₂（g）+CH₄（g）═2CO（g）+2H₂（g），△H=（+75.0kJ/mol）+（+41.0kJ/mol）-（-131.0kJ/mol）=+247kJ/mol，
故答案為：+247；
II．（1）①依據(jù)題意一氧化碳轉(zhuǎn)化量為：1mol×80%=0.8mol，則：V（CO）=$\frac{\frac{0.8mol}{2L}}{5min}$=0.08mol?L^-1?min^-1；則依據(jù)速率之比等于計(jì)量系數(shù)之比得：V（NH₃）=2V（CO）=0.16mol?L^-1?min^-1；
依據(jù)題意得：
                  2NH₃（g）+CO（g）?CO（NH₂）₂（g）+H₂（g）
C0（mol/L）        1              0.5               0                      0
△C（mol/L）       0.8           0.4               0.4                  0.4
C平（mol/L）    0.2              0.1                0.4               0.4
所以反應(yīng)平衡常數(shù)：K=$\frac{0.4×0.4}{0.2×0.2×0.1}$=40；
故答案為：0.16mol?L^-1?min^-1；40；
②A．反應(yīng)物和生成物都是氣體，所以氣體總質(zhì)量不變，容器體積不變，所以氣體密度為定值，始終不變，不能用來(lái)判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B.2NH₃（g）+CO（g）?CO（NH₂）₂（g）+H₂（g）△H＜0為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，尿素含量減小，故B錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)達(dá)到平衡后，其它條件不變，在原容器中充入一定量氦氣，因?yàn)槿萜黧w積不變，所以平衡不移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率不變，故C正確；
D．K只受溫度影響，溫度不變，K不變，故D正確；
故答案為：CD；
（2）反應(yīng)物有兩種以上的，增大一種反應(yīng)物濃度可以提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，本身轉(zhuǎn)化率降低，依據(jù)圖象可知，b曲線為氨氣轉(zhuǎn)化率曲線；
由圖可知，橫坐標(biāo)為$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$=2時(shí)，尿素的體積分?jǐn)?shù)最大；依據(jù)反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，所以加壓可以提高反應(yīng)速率，使平衡正向移動(dòng)，所以
對(duì)于該反應(yīng)既能增大反應(yīng)速率又能提高尿素體積分?jǐn)?shù)的措施為增大壓強(qiáng)．
故答案為：NH₃；2或2：1；按物質(zhì)的量之比為 2：1 再加入 NH₃和 CO增大壓強(qiáng)；
Ⅲ．（1）在飽和Ag₂CrO₄溶液中加入K₂CrO₄仍為飽和溶液，點(diǎn)仍在曲線上，所以在飽和Ag₂CrO₄溶液中加入K₂CrO₄不能使溶液由Y點(diǎn)變?yōu)閄點(diǎn)，
故答案為：不能；
（2）依據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算Ksp（Ag₂CrO₄）=c²（Ag⁺）•c（CrO₄^2-）=1×10^-11，Z點(diǎn)時(shí)c（CrO₄^2-）=5×10^-4，則c（Ag⁺）²=2×10^-8，所以a=$\sqrt{2}$×10^-4（或1.4×10^-4），故答案為：$\sqrt{2}$×10^-4（或1.4×10^-4）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，為高考常見(jiàn)題型，題目涉及化學(xué)反應(yīng)速率與限度，主要涉及反應(yīng)速率的計(jì)算、平衡標(biāo)志、平衡常數(shù)和平衡計(jì)算的判斷計(jì)算，明確化學(xué)平衡的特征及移動(dòng)影響因素是解題關(guān)鍵，題目難度中等．