Question

合成氨技術(shù)的創(chuàng)立開(kāi)辟了人工固氮的重要途徑，其研究來(lái)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)系如下：

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)為放熱反應(yīng)，理由是                               。
② 理論上，為了增大平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是         。（填序號(hào)）
a．增大壓強(qiáng)              b．使用合適的催化劑
c．升高溫度             d．及時(shí)分離出產(chǎn)物中的NH₃
（2）原料氣H₂可通過(guò)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(shí)，溫度、壓強(qiáng)對(duì)平衡混合氣CH₄含量的影響如下圖所示：

①圖中，兩條曲線表示壓強(qiáng)的關(guān)系是：P₁         P₂（填“>”、“=”或“<”）。
②該反應(yīng)為         反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）。
（3）原料氣H₂還可通過(guò)反應(yīng)CO(g) + H₂O(g)CO₂ (g) + H₂(g) 獲取。
①T ℃時(shí)，向容積固定為5 L的容器中充入1 mol水蒸氣和1 mol CO，反應(yīng)達(dá)平衡后，測(cè)得CO的濃度為0．08 mol·L^-1，則平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為         ，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K值為         。
②保持溫度仍為T ℃，改變水蒸氣和CO的初始物質(zhì)的量之比，充入容器進(jìn)行反應(yīng)，下列描述能夠說(shuō)明體系處于平衡狀態(tài)的是         （填序號(hào)）。
a．容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變
b．混合氣體的密度不隨時(shí)間改變
c．單位時(shí)間內(nèi)生成a mol CO₂的同時(shí)消耗a mol H₂
d．混合氣中n (CO) : n (H₂O) : n (CO₂) : n (H₂)＝1 : 16 : 6 : 6

Answer 1

（1）①隨溫度升高，反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小 ②a、d
（2）① <     ②吸熱
（3）① 60 % ； 或2．25 ② c和d

試題分析：
（1）①觀察數(shù)據(jù)隨溫度的升高K減小，可知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。②增大平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率，改變條件是平衡正向移動(dòng)，可以加壓，降溫，增大N₂的濃度，減小氨氣的濃度，所以答案a、d可以。
（2）分析圖像可知，恒定溫度時(shí)，   P₂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的CH₄含量高于P₁點(diǎn)，再由反應(yīng)的特點(diǎn)，CH₄(g) + H₂O (g)CO(g) + 3H₂(g)，正向氣體體積增大，壓強(qiáng)越大CH₄含量越高，所以，P₁<P₂；②恒定壓強(qiáng)時(shí)，溫度越高，CH₄含量越低，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。
（3）①CO的起始濃度為0．2 mol·L^-1，?c=0．2 mol·L^-1-0．08 mol·L^-1=0．012 mol·L^-1．所以CO的轉(zhuǎn)化率為0．012/0．2=0．6． 該反應(yīng)的各物質(zhì)的平衡濃度為[CO]= [H₂O]=0．08 mol·L^-1; [CO₂] ="[" H₂]=0．12 mol·L^-1,常數(shù)K=0．12×0．12/0．08×0．08=9/4=2．25；
②對(duì)于該反應(yīng)而言容器內(nèi)壓強(qiáng)，混合氣體的密度始終不隨時(shí)間改變，ab錯(cuò)誤。
c．單位時(shí)間內(nèi)生成a mol CO₂的同時(shí)消耗a mol H₂，體現(xiàn)v正=v逆，正確；d．改變水蒸氣和CO的初始物質(zhì)的量之比，當(dāng)n (CO) : n (H₂O) : n (CO₂) : n (H₂)＝1 : 16 : 6 : 6時(shí)，Q=K達(dá)到平衡狀態(tài)。