Question

(10分)（1）可逆反應N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)是一個放熱反應，有甲乙兩個完全相同的容器，向甲容器中加入1molN₂和3molH₂在一定條件下，達到平衡時放出的熱量為Q₁,相同條件下，向乙容器中加入2molNH₃，達到平衡時，吸收的熱量為Q₂，已知Q₂=4Q₁，則甲容器中H₂的轉化率為           。

（2）除電解法，工業煉鎂還可采用硅熱法（Pidgeon法）。即以煅白（CaO·MgO）為原料與硅鐵（含硅75%的硅鐵合金）混合置于密閉還原爐，1200℃下發生反應：

(CaO·MgO)(s) + Si(s)  Ca₂SiO₄ (l) + 2Mg(g)

①已知還原性：Mg ＞ Si，上述反應仍能發生的原因是______________________________

②由右圖，推測上述反應正向為______（填“吸熱”或“放熱”）反應；平衡后若其他條件不變，將還原爐體積縮小一半，則達到新平衡時Mg(g)的濃度將______（填“升高” 、“降低”或“不變”）。

③若還原爐容積為400m³，原料中煅白質量為9.6 t，5小時后，測得煅白的轉化率為50%，

計算這段時間Mg的生成速率 ___________         。

 

Answer 1

【答案】

（1）20℅（2分）

（2）①1200℃時反應生成的鎂以蒸氣的形式逸出，使平衡向正反應方向移動，故能發生（2分）；

② 吸熱（2分）；不變（∵K= [Mg]²，∴溫度不變，K值不變）；（2分）

④0.025 mol/(L·h)  [或25 mol/(m³·h)，2分，單位不寫扣1分]

【解析】

試題分析：（1）已知Q₂=4Q₁，容器甲乙中發生的反應是等效的，故Q₂+Q₁=Q，即5Q₁=Q，因此甲容器中H₂的轉化率為w = Q₁/Q=20℅；

（2）①1200℃時反應生成的鎂以蒸氣的形式逸出，使平衡向正反應方向移動，故能發生；②隨著溫度的升高，產率逐漸增大，故反應正向為吸熱；K= [Mg]²，溫度不變，K值不變，故達到新平衡時Mg(g)的濃度不變；

④2(CaO·MgO)(s) + Si(s)  Ca₂SiO₄ (l) + 2Mg(g)

192                                    48

9.6t×50%                               m

m = 1.2t，n = （1.2×10⁶g）/ 24g/mol = 50000mol

這段時間Mg的生成速率v = 50000mol÷（400×10³）L ÷ 5h =" 0.025" mol/(L·h)

考點：可逆反應的等效平衡，反應影響因素，反應速率的計算

點評：本題綜合考查學生對可逆反應的化學平衡的掌握，涉及化學方程式的計算，計算較為簡單，總體難度不大。