Question

【題目】(14分)安對于工農業生產及國防等都具有重要意義。

（1）工業上以CO2和NH3為原料在一定條件下合成尿素的化學方程式為CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2|(s)+H2O(g)，隨溫度升高，尿素的產率降低。則該反應的△H____0(填“>”或“<”)；若反應體系的容積為1L，某溫度下通入1molCO2和2molNH3，2min時達到平衡，H2O(g)的物質的量為0.8mol，則0～2min時間段內反應速率v(NH3)=______mol/(L·min)，該反應的平衡常數可表示為K=_______。

（2）合成氨的原料之一為氫氣，以天然氣為原料制備氫氣的原理如下：

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H>0

下列措施一定能使平衡體系中氫氣百分含量增大的是______

A．升高溫度 B．增大水蒸氣濃度 C．加入催化劑 D．減小壓強

（3）T℃時，將1molCO和H2的混合氣體與0.2molH2O(g)混合，發生反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0，得到1.18molCO、CO2和H2的混合氣體，測得CO的轉化率為90%,則原混合氣體中CO和H2的體積比為_______，若容器的容積為2L，該溫度下平衡常數K=_______。

（4）在恒容密閉容器中發生反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0。已知c(H2)隨反應時間t的變化如圖甲中曲線I所示。若起始時容器的容積是上述密閉容器的1/2,其他條件不變，請在圖甲中畫出c(H2)隨反應時間t的變化曲線II。

（5）圖乙是在一定溫度和壓強下合成氨反應中H2和N2的起始物質的量之比與NH3平衡體積分數的關系。圖中a點的橫坐標為______；若按此網站的量之比投料，達到平衡時N2的體積分數為14.5%,則a點的縱坐標為______。

Answer 1

【答案】（1） <(1分)；0.8(1分) ； (1分) ；（2）ad (2分) （3）1:4(2分) 441(2分)

（4） (1分)；（5）3(2分)；42(1分)。

【解析】

試題分析：（1）升高溫度，尿素的產率降低，說明平衡向逆反應方向移動，因此該反應的正反應是放熱反應；根據反應方程式可知：每反應產生1mol水，會發生反應消耗1molCO2,2molNH3，則2min達到平衡時反應產生0.8mol水，則反應消耗CO2物質的量是0.8mol，NH3的物質的量是1.6mol，故氨氣的反應速率是v(NH3)=1.6mol÷1L÷2min=0.8mol/(L·min)；化學平衡常數是可逆反應達到平衡時，各種生成物濃度冪之積與各種反應物濃度冪之積的比，故該反應的化學平衡常數K=；（2）該反應的正反應是氣體體積增大的吸熱反應，所以升高溫度、減小壓強，化學平衡都向正反應方向移動，H2的百分含量一定增大，所以ad正確；增大水蒸氣的濃度，化學平衡正向移動，但H2的百分含量不一定增大，b錯誤；加入催化劑化學平衡不發生移動，c錯誤。（3）設原混合氣體中CO的物質的量為xmol，則

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

起始(mol) x 0.2 0 1-x

轉化(mol) 0.9x 0.9x 0.9x 0.9x

平衡(mol) 0.1x 0.2-0.9x 0.9x 1-0.1x

0.1x+0.9x+1-0.1x=1.18,解得x=0.2,則原混合氣體中H2的物質的量為0.8mol，故CO和H2的體積比為1:4,K=；（4）增大壓強，反應速率加快，達到平衡所需要的時間小于10min；由于該反應是反應前后氣體分子數不變的反應，所以增大壓強化學平衡不發生移動，平衡時氫氣的濃度恰好是原平衡的2倍。圖像為 ；（5）當H2和N2的開始物質的量的比等于方程式中二者的化學計量數之比時，NH3的體積分數最大，故a點的橫坐標是3；達到平衡時N2的體積分數為14.5%,則 H2的體積分數為43.5%,所以 NH3的體積分數是1-14.5%-43.5%=42%,即a點的縱坐標是42。