Question

甲是容积可变的容器，乙是容积固定为2L的密闭容器，分别向甲、乙两容器中均充入N₂0.6mol，H₂0.5mol，在一定温度下进行N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol反应，t₁时达到平衡，甲容器中N₂的转化率为1/6，体积为1L．
（1）该温度时乙容器中平衡体系的平衡常数是

 

．
（2）若保持甲容器的温度和压强不变，向甲容器的平衡体系再中通入0.9mol N₂，则平衡将

 

（填“正向”、“逆向”或“不”）移动．
（3）若达平衡时要使甲、乙两容器中NH₃的体积分数相同，可以采取的措施是

 

．
A．保持温度不变，将乙容器内的压强增加到原来的1.5倍
B．保持温度不变，向乙容器中再充入0.6mol N₂和0.5mol H₂
C．升高乙容器的温度
D．保持甲容器的体积为1L不变，升高甲容器的温度
（4）若在t₂時改变条件，请将按上述（3）中正确选项的条件改变后到再次达到平衡时的v-t关系在如图中画出（若有两个或两个以上的选项是正确的，任选1个画出即可，注意标明选项的符号和图中的v_（正）和v_（逆））．选项

 

（5）①有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl-NH₄Cl为电解质溶液制成新型燃料电池．请写出该电池的正极反应式

 

．
②氨气与光气（COCl₂）作用可以得到尿素和一种盐，该盐的水溶液显酸性．氨气与光气反应的方程式为

 

．
（6）已知H₂（g）、CO（g）、CH₄（g）三种物质的燃烧热分别是-285.8kJ?mol^-1、-283.0kJ?mol^-1、-890.3kJ?mol^-1，1mol H₂O（g）转变为1mol H₂O（l）时放出44.0kJ热量．甲烷在高温下与水蒸气反应的化学方程式为：CH₄（g）+H₂O （g）═CO（g）+3H₂（g）．该反应的反应热△H=

 

kJ/mol．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）甲和乙是相同温度下的化学平衡，平衡常数相同，计算甲反应平衡状态平衡常数即为乙反应平衡常数；
（2）依据浓度商和平衡常数比较分析判断平衡进行方向，注意甲容器是恒压容器，依据气体体积比等于气体物质的量之比计算体积；
（3）若达平衡时要使甲、乙两容器中NH₃的体积分数相同，甲为恒压容器为保持压强不变，压强增大，和乙相比平衡正向进行，氨气的体积分数大于乙，若使氨气的体积分数相同，需要改变条件甲逆向进行或乙正向进行；
A．保持温度不变，将乙容器内的压强增加到原来的1.5倍，平衡正向进行，氨气含量增大，甲容器体积2L变化为1L，所以大于甲中氨气含量；
B．保持温度不变，向乙容器中再充入0.6mol N₂和0.5mol H₂，相当于氮气1，2mol，氢气物质的量为1mol，在2L容器中形成的平衡，和1L容器中甲形成的平衡状态中氨气体积分数相同；
C．反应是放热反应，升温平衡逆向进行，所以升高乙容器的温度，氨气体积分数更小；
D．保持甲容器的体积为1L不变，升高甲容器的温度，平衡逆向进行，可以达到和乙容器中氨气体积分数相同；
（4）B选项是加入反应物，此时正反应速率增大，逆反应速率不变，D选项中升温，正逆反应速率都增大，平衡逆向进行，据此画出变化图象；
（5）①原电池的正极上发生得电子的还原反应，据此书写电极反应．
②氨气与光气（COCl₂）作用可以得到尿素和一种盐，该盐的水溶液显酸性为氯化铵，结合原则守恒书写化学方程式；
（6）①由外界条件对化学平衡以及化学反应速率的影响分析；
②根据燃烧热写出热化学方程式，利用盖斯定律计算．

解答： 解：（1）甲是容积可变的容器，乙是容积固定为2L的密闭容器，分别向甲、乙两容器中均充入N₂0.6mol，H₂0.5mol，在一定温度下进行N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol反应，t₁时达到平衡，甲容器中N₂的转化率为

1

6

，体积为1L；
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol） 0.6     0.5      0
变化量（mol） 0.1     0.3      0.2
平衡量（mol） 0.5     0.2      0.2
平衡浓度c（N₂）=0.5mol/L，c（H₂）=0.2mol/L，c（NH₃）=0.2mol/L
K=

0．22

0.5×0．23

=10，所以乙容器中达到平衡的平衡常数为10；
故答案为：10；
（2）若保持甲容器的温度和压强不变，向甲容器的平衡体系再中通入0.9mol N₂，体积之比扥故物质的量之比，此时气体体积V为：1：（0.5+02+0.2）=V：（0.5+0.9+0.2+0.2），V=2L，此时物质浓度为c（N2）=

0.5mol+0.9mol

2L

=0.7mol/L，c（H2）=0.1mol/L，c（NH3）=0.1mol/L
Q=

0．12

0.7×0．13

=14.3＞10，则平衡将逆向进行；
故答案为：逆向；
（3）若达平衡时要使甲、乙两容器中NH₃的体积分数相同，甲为恒压容器为保持压强不变，压强增大，和乙相比平衡正向进行，氨气的体积分数大于乙，若使氨气的体积分数相同，需要改变条件甲逆向进行或乙正向进行；
A．保持温度不变，将乙容器内的压强增加到原来的1.5倍，平衡正向进行，氨气含量增大，甲容器体积2L变化为1L，所以大于甲中氨气含量，故A错误；
B．保持温度不变，向乙容器中再充入0.6mol N₂和0.5mol H₂，相当于氮气1，2mol，氢气物质的量为1mol，在2L容器中形成的平衡，和1L容器中甲形成的平衡状态中氨气体积分数相同，故B正确；
C．反应是放热反应，升温平衡逆向进行，所以升高乙容器的温度，氨气体积分数更小，故C错误；
D．保持甲容器的体积为1L不变，升高甲容器的温度，平衡逆向进行，可以达到和乙容器中氨气体积分数相同，故D正确；
故选BD．
（4）B选项是加入反应物，此时正反应速率增大，逆反应速率不变，D选项中升温，正逆反应速率都增大，平衡逆向进行，据此画出变化图象为：
；
故答案为：；

（5）①以N₂、H₂为电极反应物，以HCl-NH₄Cl为电解质溶液制取新型燃料电池，N₂在正极发生还原反应生成NH₄⁺，电极反应式为N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺，
故答案为：N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺；
②氨气与光气（COCl₂）作用可以得到尿素和一种盐，该盐的水溶液显酸性为氯化铵，反应的化学方程式为：4NH₃+COCl₂=CO（NH₂）₂+2NH₄Cl；
故答案为：4NH₃+COCl₂=CO（NH₂）₂+2NH₄Cl；
（6）根据题中信息可知：①H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ?mol^-1
②CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g） ）△H=-283.0kJ?mol^-1
③CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l））△H=-890.3kJ?mol^-1，
④H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ?mol^-1，
利用盖斯定律将④+③-②-3×①可得：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）
△H=（-44.0kJ?mol^-1）+（-890.3kJ?mol^-1）-（-283.0kJ?mol^-1）-3×（-285.8kJ?mol^-1）=+206.1 kJ?mol^-1；
故答案为：+206.1kJ/mol；

点评：本题考查了化学平衡影响因素分析判断，平衡计算分析，主要是恒温恒压、恒温恒容容器中平衡的建立和影响因素的理解应用，题目难度中等．