Question

合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径，其研究来自正确的理论指导，合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下：

温 度（℃）	360	440	520
K值	0．036	0．010	0．0038

 

（1）①由上表数据可知该反应为放热反应，理由是                                。

 ②  理论上，为了增大平衡时H₂的转化率，可采取的措施是          。（填序号）

a．增大压强              b．使用合适的催化剂

c．升高温度              d．及时分离出产物中的NH₃

（2）原料气H₂可通过反应 CH₄(g) + H₂O (g)CO(g) + 3H₂(g) 获取，已知该反应中，当初始混合气中的  恒定时，温度、压强对平衡混合气CH₄含量的影响如下图所示：

①图中，两条曲线表示压强的关系是：P₁          P₂（填“>”、“=”或“<”）。

②该反应为          反应（填“吸热”或“放热”）。

（3）原料气H₂还可通过反应CO(g) + H₂O(g)CO₂ (g) + H₂(g) 获取。

①T ℃时，向容积固定为5 L的容器中充入1 mol水蒸气和1 mol CO，反应达平衡后，测得CO的浓度为0．08 mol·L^-1，则平衡时CO的转化率为          ，该温度下反应的平衡常数K值为          。

②保持温度仍为T ℃，改变水蒸气和CO的初始物质的量之比，充入容器进行反应，下列描述能够说明体系处于平衡状态的是          （填序号）。

a．容器内压强不随时间改变

b．混合气体的密度不随时间改变

c．单位时间内生成a mol CO₂的同时消耗a mol H₂

d．混合气中n (CO) : n (H₂O) : n (CO₂) : n (H₂)＝1 : 16 : 6 : 6

 

Answer 1

【答案】

（1）①随温度升高，反应的平衡常数K减小  ②a、d

（2）① <      ② 吸热

（3）① 60 % ； 或2．25  ② c和d

【解析】

试题分析：

（1）①观察数据随温度的升高K减小，可知该反应为放热反应。②增大平衡时H₂的转化率，改变条件是平衡正向移动，可以加压，降温，增大N₂的浓度，减小氨气的浓度，所以答案a、d可以。

（2）分析图像可知，恒定温度时，   P₂点对应的CH₄含量高于P₁点，再由反应的特点，CH₄(g) + H₂O (g)CO(g) + 3H₂(g)，正向气体体积增大，压强越大CH₄含量越高，所以，P₁<P₂；②恒定压强时，温度越高，CH₄含量越低，该反应为吸热反应。

（3）①CO的起始浓度为0．2 mol·L^-1，∆c=0．2 mol·L^-1-0．08 mol·L^-1=0．012 mol·L^-1．所以CO的转化率为0．012/0．2=0．6． 该反应的各物质的平衡浓度为[CO]= [H₂O]=0．08 mol·L^-1; [CO₂] =[ H₂]=0．12 mol·L^-1,常数K=0．12×0．12/0．08×0．08=9/4=2．25；

②对于该反应而言容器内压强，混合气体的密度始终不随时间改变，ab错误。

c．单位时间内生成a mol CO₂的同时消耗a mol H₂，体现v正=v逆，正确；d．改变水蒸气和CO的初始物质的量之比，当n (CO) : n (H₂O) : n (CO₂) : n (H₂)＝1 : 16 : 6 : 6时，Q=K达到平衡状态。

考点：化学反应的限度的考查