Question

【題目】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)系如表:

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

（1）①由上表數(shù)據(jù)可知該反應(yīng)的△H_____0(填填“>”、“”或“<”)。

②下列措施能用勒夏特列原理解釋是______(填序號)。

a.增大壓強有利于合成氨 b.使用合適的催化劑有利于快速生成氨

c.生產(chǎn)中需要升高溫度至500℃左右 d.需要使用過量的N2，提高H2轉(zhuǎn)化率

（2）0.2mol NH3溶于水后再與含有0.2mol H2SO4的稀溶液完全反應(yīng)放熱Q kJ，請你用熱化學(xué)方程式表示其反應(yīng)式_________________。

（3）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，溫度、壓強對平衡混合氣CH4含量的影響如圖所示:

①圖中，兩條曲線表示壓強的關(guān)系是: P1__P2(填“>”、“=”或“<”)。

②其它條件一定，升高溫度，氫氣的產(chǎn)率會______(填“增大”，“減小”或“不變”)。

（4）原料氣H2還可通過反應(yīng)CO (g) +H2O (g)CO2 (g) +H2(g) 獲取。T℃時，向容積固定為5L的容器中充入1mol H2O (g) 和1mol CO，反應(yīng)達平衡后，測得CO的濃度0.08 mol/L，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K值為_________。

Answer 1

【答案】< ad NH3H2O(aq)+H2SO4(aq)=NH4HSO4(aq)+H2O(l)△H=-5QkJmol-1 < 增大 (或2.25)

【解析】

(1)①依據(jù)圖標(biāo)數(shù)據(jù)分析，平衡常數(shù)隨溫度升高減小，平衡逆向進行說明反應(yīng)是放熱反應(yīng)；②勒夏特列原理為：如果改變影響平衡的條件之一，平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動，使用勒夏特列原理時，該反應(yīng)必須是可逆反應(yīng)，否則勒夏特列原理不適用；

(2)根據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫方法以及熱化學(xué)方程式的意義來回答；

(3)①依據(jù)圖象變化分析，相同溫度下，CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，壓強越大，平衡逆向進行，甲烷平衡含量越高；

②壓強一定，溫度升高，甲烷平衡含量減小，平衡正向進行，依據(jù)平衡移動原理分析判斷；

(5)依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計算得到。

(1)①圖表中平衡常數(shù)隨溫度升高減小，說明平衡逆向進行，逆向是吸熱反應(yīng)，正向是放熱反應(yīng)，即此反應(yīng)的△H<0；

②a．增大壓強，合成氨反應(yīng)向著氣體的系數(shù)和減小的方向進行，有利于合成氨，可以用平衡移動原理解釋，故a正確；

b．使用合適的催化劑只能加快反應(yīng)速率，但是不會引起平衡的移動，不可以用平衡移動原理解釋，故b錯誤；

c．合成氨反應(yīng)是放熱的，升高溫度，反應(yīng)逆向移動，生產(chǎn)中需要升高溫度至500°C左右是為了加快反應(yīng)速率，提高催化活性，不可以用平衡移動原理解釋，故c錯誤；

d．使用過量的N2，合成氨反應(yīng)正向移動，可以提高H2轉(zhuǎn)化率，可以用平衡移動原理解釋，故d正確；

故答案為ad；

(2)0.2mol氨氣溶于水后再與含有0.2mol硫酸的溶液反應(yīng)放熱Q kJ，則1mol氨氣溶于水后再與含有硫酸的溶液反應(yīng)放熱5Q kJ，即NH3H2O(aq)+H2SO4(aq)=NH4HSO4(aq)+H2O(l) △H= -5Q kJmol-1；

(3)①依據(jù)圖象變化分析，相同溫度下，CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，壓強越大，平衡逆向進行，甲烷平衡含量越高，所以P2＞P1；

②壓強一定，溫度升高，甲烷平衡含量減小，平衡正向進行，反應(yīng)是吸熱的，條件一定，升高溫度，氫氣的產(chǎn)率會增大；

(4)①依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算平衡濃度，℃時，向容積固定為5L的容器中充入1mol水蒸氣和1mol CO，反應(yīng)達平衡后，測得CO的濃度為0.08molL-1，

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始量(mol/L) 0.2 0.2 0 0

變化量(mol/L) 0.12 0.12 0.12 0.12

平衡量(mol/L) 0.08 0.08 0.12 0.12

則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K===2.25。