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【题目】运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

I.氨为重要的化工原料,有广泛用途。

(1)合成氨中的氢气可由下列反应制取:

a. CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+216.4kJ/mol

b. CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=-41.2kJ/mol

则反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H= _____________

(2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol3mol,在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。

①恒压时,反应一定达到平衡状态的标志是_____________(填序号)

A.的转化率相等 B.反应体系密度保持不变

C. 保持不变 D.

P1_____P2 (“<”“>”“=”不确定,下同);反应的平衡常数:B_______D点。

C的转化率为________;在AB两点条件下,该反应从开始到平衡时生成氮气的平均速率:υ(A)__________υ(B)

【答案】+175.2kJ/mol BC < > 66.7% <

【解析】

(1)已知:a. CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+216.4kJ/mol

b. CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=-41.2kJ/mol

则将a+b可得CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H= (+216.441.2)kJ/mol=+175.2kJ/mol

答案为:+175.2kJ/mol

(2)A.N2H2的物料比为1:3,且按照1:3反应,则无论是否达到平衡状态,转化率都相等,不能用于判断是否达到平衡状态,故A错误;

B. 气体的总质量不变,恒压条件下,当反应体系密度保持不变时,说明体积不变,则达到平衡状态,故B正确;

C.比值为保持不变,说明氮气、氨气的浓度不变,能确定是否达到平衡状态,故C正确;

D. 因平衡常数等未知,,不能确定是否平衡状态,故D错误。

故答案为:BC

②增大压强,平衡正向移动,平衡混合气体中氨气的百分含量增大,由图象可知P1<P2,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,则反应平衡常数:B>D点,

故答案为:<>

③起始时投入氮气和氢气分别为1mol3mol,反应的方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)C点氨气的含量为50%,则

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

起始:1mol3mol0

转化:xmol3xmol2xmol

平衡:(1x)mol(33x)mol2xmol

=50%x=

CH2的转化率为×100%=66.7%,温度越高,反应速率越大,则v(A)<v(B)

故答案为:66.7%<

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