Question

【题目】工业合成氨反应具有非常重要的意义。

（1）对可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，若起始投料n(N2)∶n(H2)＝1∶1，达到平衡后，降低温度，N2的体积分数_____。

A．增大 B．减小 C．不变 D．不能判断

（2）T ℃，以CO2和NH3为原料可合成化肥尿素：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(l)；在2 L的密闭容器中，通入1.2 mol NH3和0.6 mol CO2，2 min时反应刚好达到平衡，此时c(NH3)＝0.2 mol·L－1，c(CO2)＝0.1 mol·L－1。

①T ℃时该反应的平衡常数K＝_____。

②若2 min时保持T ℃和平衡时容器的压强不变，再向体积可变的容器中充入0.6 mol NH3，则此时v正____v逆(填“>”“<”或“＝”)。

③若保持T ℃，在2 min时把容器体积瞬间压缩到1 L且保持体积不变，3 min时达到新平衡，请在图中画出2 min到3 min内NH3浓度的变化曲线。_______

（3）NH3催化还原氮氧化物是目前应用广泛的烟气脱硝技术。已知:6NO2(g)+8NH3(g)7N2(g)+12H2O(l)　ΔH，向容积为2 L的恒容密闭容器中，充入NO2和NH3的混合气体0.14 mol充分反应。不同投料比时，NO2的平衡转化率与温度的关系如图中曲线所示[投料比=n(NO2)/n(NH3)]。

①ΔH____0（填“>”“<”或“=”），理由是_____。　　　　

②x_____3∶4（填“>”“<”或“=”），理由是_____。

③400 K时，该反应的平衡常数表达式为____。

④投料比为3∶4时，Q点v逆(NH3)____P点v逆(NH3)（填“>”“<”或“=”）。

Answer 1

【答案】C 250 ＜ ＜ 升高温度NO2转化率减小平衡逆向移动，所以正反应放热 ＞ 投料比越大NO2的物质的量越大，NO2的转化率越小 c7(N2)/c6(NO2)c8(NH3) <

【解析】

（1）w（N2）=×100%=50%，再根据三段式求出反应后氮气的体积分数，前后进行比较；
（2）①根据K=进行计算；
②若保持T℃和平衡时容器的压强不变，再向体积可变的容器中充入0.6mol NH3，体积瞬间变为4L，此时c（NH3）=0.25molL-1，c（CO2）=0.05molL-1，据此分析浓度商与K的关系进行作答；
③2min时把容器体积瞬间压缩到1L，此时c（NH3）=0.4molL-1，保持T℃不变，平衡常数K不变，则3min平衡时NH3浓度仍为 0.2molL-1，据此进行作图；
（3）①升高温度，平衡向吸热方向移动，根据转化率的变化来判断该反应是放热还是吸热，从而分析焓变；

②结合投料比对NO2转化率的影响效果分析；

③依据平衡常数的定义作答；

④投料比为3∶4时P点达平衡，Q点未达平衡，此时NO2的转化率比平衡时小据此分析作答。

（1）开始w(N2)= ×100%=50%，设开始氮气，氢气的物质的量分别为1mol，1mol，

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

初始量110

转化量x3x2x

平衡量1x13x2x，

反应后氮气的体积分数为×100%=×100%=50%，则N2的体积分数恒为50%，由此可见平衡时N2的体积分数保持不变，故答案为：C；

（1）① 2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH2)2(s)+H2O(l)；

初始量(mol/L)0.60.300

转化量(mol/L)0.4 0.2 0.20.2

平衡量(mol/L)0.2 0.1 0.20.2

K===250；

②若保持T℃和平衡时容器的压强不变,再向体积可变的容器中充入0.6molNH3,体积瞬间变为4L,此时c(NH3)=0.25molL1,c(CO2)=0.05molL1,反应的浓度商Q=10.252×0.05=320，Q>K，所以平衡逆向移动，v正<v逆，

故答案为：<；

③2min时把容器体积瞬间压缩到1L，此时c(NH3)=0.4molL1，保持T℃不变，平衡常数K不变，则3min平衡时NH3浓度仍为0.2molL1，故图象为；

（3） ①由图可知,升高温度NO2转化率减小平衡逆向移动，所以正反应放热，则△H<0；

②则从图中可以看出，同一个温度下，x对应的NO2的转化率均小于3:4对应的NO2的转化率，因投料比越大NO2的物质的量越大，NO2的转化率反而越小，故x＞3:4；

③6NO2(g)+8NH3(g)7N2(g)+12H2O(l)，所以400K时，反应的平衡常数表达式为K= c7(N2)/c6(NO2)c8(NH3)；

④投料比为3∶4时P点达平衡，Q点未达平衡，此时NO2的转化率比平衡时小，说明此时要继续转化更多的NO2，反应物浓度在减小，生成物浓度在增大，正反应速率在减小，逆反应速率在增大，则可知此时逆反应速率比平衡时逆反应速率小，以氨气表示反应速率得出，Q点v逆(NH3)<P点v逆(NH3)。