Question

【题目】NH3 是一种重要的化工原料，工业上用 H2、N2合成。

（1）工业上由焦炭或天然气制氢气的过程中会产生一氧化碳。为了尽量除去氢气中混有的 一氧化碳，可在催化剂存在的条件下发生反应：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H=﹣41.0kJ/mol 该反应在工业上被称为“一氧化碳变换”反应。

①在一个容积为 2L 的恒温密闭容器中加入 1molCO 和 3molH2O（g），发生上述反应，5min 后达到平衡，测得放出热量为 20.5kJ，则该时间段内反应的平均速率ν(CO)=______，此温度下该反应平衡常数 K=_____。该温度下在此容器中加入 3molCO 和 1molH2O（g）发生上述反应，达到平衡后放出热 量_____20.5kJ(填“＞”、“=”或“＜”)。

②已知不同反应物投料比（）下，平衡混合气体中 CO 的体积分数如下表所示：

温度(℃)\投料比	1	3	5
200℃	0.70	0.21	0.02

从表中数据分析可知：

反应物投料比越大，CO 的平衡转化率越________（填“大”或“小”）； 请推测随反应物投料比增大，H2O的平衡转化率的变化趋势是______（填字母）。

A．增大 B．减小 C．先减小后增大 D．先增大后减小

（2）用 2mol N2和3molH2合成氨，三容器的反应温度分别为 T1、T2、T3且恒定不变，在 其它条件相同的情况下，实验测得反应均进行到t min时N2的质量分数如图所示，此时甲、乙、丙三个容器中一定达到化学平衡状态的是_____，都达到平衡状态时，N2转化率最低的是________。（用“甲”、“乙”、“丙”填空）

（3）NH3与CO2在120℃，催化剂作用下可以合成反应生成尿素： CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)在恒温恒容的密闭容器中投入反应物后，混合气体中NH3的含量变化关系如图所示，则：

A 点的逆反应速率V逆（CO2）_____B 点的正反应速率 V正（CO2）(填“＞”、 “=”或“＜”)；NH3的平衡转化率为____________。

（4）已知 NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)，若将一量 NH2COONH4(s)置于恒温 密闭容器中，其分解达到平衡状态，此时容器内压强为 P1，混合气体的密度为ρ1。缩小容 器的容积，再次达平衡时，容器内压强为P2，混合气体的密度为ρ2。则P1____________P2， ρ1_____________________ρ2(填“＞”、“=”或“＜”)。

Answer 1

【答案】 0.05mol/（Lmin) 0.2 = 大 B 丙 丙 ＜ 75% = =

【解析】（1）①根据反应：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H=﹣41.0kJ/mol 5min 后达到平衡，测得放出热量为 20.5kJ，则反应消耗CO的物质的量为，则该时间段内反应的平均速率，此温度下CO、H2O、CO2、H2的平衡浓度分别为0.25mol/L、1.25mol/L、0.25mol/L、0.25mol/L、该反应平衡常数 ；该温度下在此容器中加入 3molCO 和 1molH2O（g）发生上述反应，前一次为CO转化率50%，后一次为H2O（g）转化率50%，达到平衡后放出热量=20.5kJ；②根据表中数据可知，反应物投料比越大，CO 的平衡转化率越大； 请推测随反应物投料比增大，H2O的平衡转化率的变化趋势是减小，答案选B；（2）该反应是从正反应方向开始的，所以随着反应的进行，N2的浓度逐渐减小，其含量也在不断降低，当反应达到平衡时达到最小值。此后，随着反应温度的升高，化学平衡逆向移动，N2的浓度逐渐增大，其含量也在不断增多。由于T3比T2时多，说明T3的状态丙是已经达到平衡状态的，即丙一定达到平衡状态；T2时是否达到平衡状态不能确定。若三者都达到平衡状态。由于温度T1< T2<T3。升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，N2的转化率降低。所以在都达到平衡状态时，N2转化率最低的是丙；（3）反应CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)中二氧化碳是反应物，A 点反应还在向正方向进行，没有达到平衡，则A点二氧化碳浓度大于B点，则A 点逆反应速率V逆（CO2）＜B 点的正反应速率 V正（CO2）；开始时NH3的体积分数为50%，设NH3与CO2各1mol/L，平衡时NH3的体积分数为20%，设平衡转化率为x，则

CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)

开始时浓度(mol/L) 1 1 0

改变的浓度(mol/L) x

平衡时浓度(mol/L) 1- 1-x

，解得x=0.75mol/L，转化率为；4）已知 NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)，若将一定量 NH2COONH4(s)置于恒温 密闭容器中，其分解达到平衡状态，此时容器内压强为 P1，混合气体的密度为ρ1。缩小容 器的容积，再次达平衡时，容器内压强为P2，混合气体的密度为ρ2。缩小体积相当于增大压强，但NH2COONH4是固体，压强对其无响，则内压P1=P2；压强不变，容器体积不变，反应为等效平衡， ρ1=ρ2。