Question

【题目】氨是一种重要的化工产品，是氮肥工业、有机合成工业以及制造硝酸、铵盐和纯碱等的原料。

（1）在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N2+3H22NH3。该可逆反应达到平衡的标志是________________。

A．3v(H2)正=2v(NH3)逆

B．单位时间生成m mol N2的同时消耗3m mol H2

C．容器内的总压强不再随时间而变化

D．混合气体的密度不再随时间变化

E．a molN≡N键断裂的同时，有6amolN—H键断裂

F．N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2

（2）某化学研究性学习小组模拟工业合成氨的反应。在容积固定为2L的密闭容器内充入1molN2和3molH2，加入合适催化剂（体积可以忽略不计）后在一定温度压强下开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如下：

反应时间/min	0	5	10	15	20	25	30
压强/MPa	16.80	14.78	13.86	13.27	12.85	12.60	12.60

则从反应开始到25min时，以N2表示的平均反应速率= ；该温度下平衡常数K= ；

（3） 利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，主要反应如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=－99kJ·mol－1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=－58 kJ·mol－1

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H

图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线是 ；反应③的△H= kJ·mol－1。

（4）合成气的组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时体系中的CO平衡转化率α(CO)与温度和压强的关系如图2所示。图中的压强p1、p2、p3由大到小的顺序为 ；α(CO)随温度升高而减小，其原因是 。

Answer 1

【答案】（1）BCE （2）0.01 mol/(L.min) 2.37( mol/L)-2

（3）a（2分） +41 （2分）

（4）p3>p2>p1（2分）反应①为放热反应，升高温度，平衡左移，α(CO)减小；反应③为吸热反应，升高温度，平衡右移，α(CO)也减小（2分）

【解析】

试题分析：（1）A．2v（H2）正=3v（NH3）逆时，该反应达到平衡状态，所以3v（H2）正=2v（NH3）逆时该反应没有达到平衡状态，错误；B．单位时间生成m mol N2的同时消耗3m mol H2，正逆反应速率相等，所以该反应达到平衡状态，正确；C．容器内的总压强不再随时间而变化，反应体系中各物质的浓度不变，所以达到平衡状态，正确；D．无论该反应是否达到平衡状态，混合气体的密度不随时间变化，所以密度不能作为判断依据，错误；E．a molN≡N键断裂的同时，有6amolN-H键断裂，正逆反应速率相等，所以该反应达到平衡状态，正确；F．N2、H2、NH3的分子数之比为1：3：2时该反应不一定达到平衡状态，与反应物的初始浓度及转化率有关，错误；答案选BCE；

（2）同一温度下，容器中气体压强与总的物质的量成正比，设平衡状态时混合气体的物质的量为x，

16.80：12.60=（1+3）mol：x，x=（4mol×12.60）/16.80=3，所以平衡时混合气体的物质的量为3mol，设参加反应的氮气的物质的量为y，则

N2（g）+3H2（g）2NH3（g） 物质的量减少

1mol 2mol

y （4-3）mol

1mol：2mol=y：（4-3）mol

解得y=0.5mol

则从反应开始到25min时，以N2表示的平均反应速率==0.01mol/（L·min）

平衡时，c（N2）=0.5mol÷2L=0.25mol/L、c（H2）=（3mol3×0.5mol）÷2L=0.75mol/L、c（NH3）=（0.5mol×2）÷2L=0.5mol/L，化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则化学平衡常数K==2.37。

（3）由于正方应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，因此a正确。已知①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=－99kJ·mol－1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=－58 kJ·mol－1

则根据盖斯定律可知②—①即得到反应③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的△H＝＋41kJ/mol。

（4）相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高，所以图2中的压强由大到小为P3＞P2＞P1；反应①为放热反应，升高温度时，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又产生CO的量增大；因此最终结果是随温度升高，使CO的转化率降低。