Question

【题目】氨是重要的化工产品之一，有着广泛的用途，运用化学反应原理的相关知识研究氨的合成及性质对工业生产有着十分重要意义。

I．合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。有关化学反应的能量变化如下图所示。CH4(g)与H2O (g)反应生成CO (g)和H2 (g)的热化学方程式为______________。

II.恒温下，将一定量N2、H2置于10L的容器中发生反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.0kJ/mol，反应过程中各物质的物质的量随时间变化如下图。

（1）图中0～2s内的反应速率v(NH3)=______；该温度下达平衡时N2的转化率为_____。

（2）若其它条件不变，将恒容条件变为恒压，则平衡时c(N2)__，平衡常数___。（填编号）

A．增大 B．减小 C．不变 D．不能确定

（3）在不同温度下达到平衡时测得NH3的体积分数如下表所示：

T/℃	200	300	400
NH3的体积分数	a1	a2	38%

①试比较a1、a2的大小：a1_____a2（填“>”、“<”或“=”）。

②若反应在恒容400℃条件下进行，下列能判断反应达到平衡状态的依据有____ (填编号)。

A．断裂1molH-H键同时断裂2molN-H键 B．v正(N2)=3V逆(H2)

C．容器内N2、H2、NH3；的物质的量之比为1:3:2 D．平衡常数保持不变

E．混合气体的平均相对分子质量保持不变 F．混合气体的密度保持不变

（4）工业上合成氨采用了高温高压、催化剂的条件，根据反应判断下列哪些条件有利于提高氨的产率____。

A．采用400℃～500℃高温 B．采用合适的高压

C．使用铁触媒做催化剂 D.将氨液化从体系中分离出来

（5）氨气制取尿素[CO (NH2)2]的反应：2NH3 (g) +CO2(g) CO (NH2)2 (1)+H2O (g)。

①该反应温度升高，氨气的百分含量增大，则△H______0（填“>”、“<”或“=”）。

②CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示， 若充入2mol NH3与1mol CO2在2L密闭容器中进行反应，则100℃时反应的平衡常数K=________；压强的大小关系：P1______P2（填“>”、“<”、“=”或“不确定”）。

Answer 1

【答案】 CH4(g) +H2O (g) CO (g) +3H2 (g) △H=+162kJ／mol 0.05mol／(L·s) 50% A C > AE BD < 4 >

【解析】I．已知：①②CO（g）+O2（g）=CO2（g）△H=-282KJ/mol，②③H2（g）+O2（g）=H2O（g）△H=-242KJ/mol，③①CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-846KJ/mol，由盖斯定律①-③×3-②得到：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2 （g）△H=+162kJmol-1；

II.（1）根据图象1可知，曲线b为氨气的浓度的变化曲线，△c（NH3）==0.1mol/L，故v（NH3）===0.05mol/（L·s）；该温度下达平衡时N2的转化率为×100%=50%；

（2）当容器恒压时，相当于是在恒容达平衡的基础上再压缩容器的体积，平衡右移，氮气被消耗，则氮气的物质的量变小，但浓度比恒容时要变大，故答案为A；温度不变，平衡常数不变，故答案为C；

（3）①根据反应放热，随着温度升高，平衡向逆反应方向移动，则氨气的体积分数应该变小，则a1＞a2；

②A．断裂1molH-H键同时断裂2molN-H键，说明氢气的正、逆反应速率相等且不为0，则为平衡状态，故A正确；B．v正(N2)=3V逆(H2)时不能说明氢气的正、逆反应速率相等，则无法确定是平衡状态，故B错误；C．容器内N2、H2、NH3的物质的量之比为1:3:2，此时不一定为平衡状态，故C错误；D．恒温条件下，平衡常数始终保持不变，此时不一定为平衡状态，故D错误；E．气体的总质量不变，总物质的量不确定，当混合气体的平均相对分子质量保持不变时，说明气体总物质的量不再改变，则为平衡状态，故E正确；F．体积和混合气体的总质量始终不变，混合气体的密度保持不变，无法确定是平衡状态，故F错误；答案为AE；

（4）A．升高温度平衡逆向移动，不利于提高氨的产率，故A错误；B．增加压强，平衡正向移动，有利于提高氨的产率，故B正确；C．使用催化剂，改变反应速率，但不影响平衡移动，不改变氨的产率，故C错误；D.将氨液化从体系中分离出来，有利于平衡正向移动，有利于提高氨的产率，故D正确；答案为BD；

（5） 2NH3 (g) +CO2(g) CO (NH2)2 (1)+H2O (g)

起始物质的量浓度（mol/L） 1 0.5 0 0

变化物质的量浓度（mol/L） 0.5 0.25 0 0.25

平衡物质的量浓度（mol/L） 0.5 0.25 0 0.25

则100℃时反应的平衡常数K===4；

由图示可知在恒温条件下，压强越大，CO2的转化率越大，即P1＞P2。