Question

【题目】运用化学反应原理对研究部分单质及其化合物的反应有重要意义。

（1）氨是氮循环过程中的重要物质，是氮肥工业的重要原料。氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。请回答：

①已知H—H键键能为436kJ·mol-1，N≡N键键能为945 kJ·mol-1，N—H键键能为391 kJ·mol-1。由键能计算消耗1 mol N2时的ΔH=_____。若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡____(填“向左”、“向右”或“不”)移动。

②如图中，当温度由T1变化到T2时，KA___(填“>”、“<”或“=”)KB。

③废氨水可以转化成氨，氨再设计成碱性燃料电池。如图是该燃料电池示意图，产生的X气体可直接排放到大气中。a电极作____(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)极，其电极反应式为____。

（2）某温度下在容积固定的密闭容器中，下列反应达到平衡：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始n(CO)∶n(H2O)	CO转化率	H2O转化率
1∶1	0.5	0.5
1∶2	0.67	0.33
1∶3	0.75	0.25

①该反应的平衡常数为_____。该温度下，向容器中充入1 mol CO、3 mol H2O、2 mol CO2、1.5 mol H2，则起始时该反应速率v(正)______(填“>”、“<”或“=”)v(逆)。

②结合表中数据，判断下列说法正确的是_______(填字母)。

A．增加H2O(g)的量，CO的转化率升高而H2O(g)的转化率降低

B．若CO与H2O(g)的转化率相同，二者的初始投入量一定相同

C．CO和H2O(g)初始物质的量之比等于二者转化率之比

D．当CO与H2O(g)物质的量之比为1∶4时，CO的转化率为0.85

③该温度下，向容器中充入2 mol CO、2 mol H2O，达平衡时放出a kJ热量，则该反应的ΔH=_____。

Answer 1

【答案】-93kJ·mol－1 向左 小于 负 2NH3-6e- +6OH- =N2+6H2O 1 = AB -akJ·mol－1

【解析】

（1）①反应热=反应物总键能-生成物总键能；恒压条件下通入氦气，相当于减压；
②由图可知，温度升高，氨气浓度减小，平衡逆向进行，平衡常数减小；
③a极上NH3转化为N2，化合价升高失去电子，所以a极作负极；
（2）①计算此时浓度商Qc，若Qc=K，处于平衡状态，若Qc＜K，反应向正反应进行，若Qc＞K，反应向逆反应进行，进而判断正、逆速率相对大小；
②结合表格数据、转化率公式、平衡常数、三段式可解答；
③考查等效平衡知识。

（1）①反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的反应热△H=945kJmol-1+3×436kJmol-1-2×3×391kJmol-1=-93kJmol-1；恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，反应体系分压减小，正反应为气体体积减小的反应，平衡向左移动；
②由图可知，温度升高，氨气浓度减小，平衡逆向进行，平衡常数减小，则平衡常数KA＞KB；
③a极上NH3转化为可直接排入空气中的N2，化合价升高失去电子，所以NH3充入的a极作负极，电极反应式为2NH3-6e- +6OH- =N2+6H2O；

（2）①化学平衡常数K只受温度的影响，

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

开始（mol） 1 1 0 0
转化（mol） 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡（mol）0.5 0.5 0.5 0.5
因为前后气体数目相等，容器体积可以化简约掉，故可用物质的量代替物质的量浓度计算K值，代入平衡常数表达式可计算得K=1。

在此温度下，向容器中充入1 mol CO、3 mol H2O、2 mol CO2、1.5 mol H2，浓度商Qc==1=K，处于平衡状态，正反应速率等于逆反应速率；
②A．从表中数据可知，增加H2O(g)的量，CO的转化率升高而H2O(g)的转化率降低，故A正确；

B．物质的转化率=，而根据反应可知：△n（CO）：△n（H2O）=计量数之比=1：1，故若CO与H2O（g）的转化率相同时，二者的初始投入量一定相同，B正确；

C．CO和H2O（g）的转化率之比等于计量数之比，与初始物质的量成反比，故C错误；

D．由（2）计算可知，此温度下反应的平衡常数K=1．设CO与H2O（g）的初始物质的量浓度分别为1mol/L和4mol/L，达平衡时，CO的△C（CO）为Xmol/L，则根据三段式有：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）
初始：1mol/L4molL 0mol/L 0mol/L
△C：Xmol/L Xmol/L Xmol/L Xmol/L
平衡：（1-X）mol/L （4-X）mol/L Xmol/L Xmol/L
K==1，解得：X=0.8mo/L，故 CO的转化率=×100%=80%，故D错误；
答案选AB；
③2mol CO、2molH2O，当达平衡时放出aKJ热量，和1mol CO、1molH2O起始量达到相同的平衡状态，平衡常数为1，即转化率为0.5，反应1mol CO放出akJ的热量，即该反应的△H=-akJ/mol。