Question

【題目】合成氨技術的創立開辟了人工固氮的重要途徑，其研究來自正確的理論指導，合成氨反應的平衡常數K值和溫度的關系如表：

溫 度（℃）	360	440	520
K值	0.036	0.010	0.0038

（1）①由上表數據可知該反應的ΔH_____ 0（填填“＞”、“=”或“＜”）。

②下列措施能用勒夏特列原理解釋是_____（填序號）。

a．增大壓強有利于合成氨 b．使用合適的催化劑有利于快速生成氨

c．生產中需要升高溫度至500°C左右 d．需要使用過量的N2，提高H2轉化率

（2）0.2mol NH3溶于水后再與含有0.2mol H2SO4的稀溶液完全反應放熱Q kJ，請你用熱化學方程式表示其反應式：___________________________________。

（3）常溫時，將a mol氨氣溶于水后，再通入b mol氯化氫，溶液體積為1L，且c（NH4+）=c（Cl﹣），則一水合氨的電離平衡常數Kb=_____（用ab表示）。

（4）原料氣H2可通過反應 CH4（g）+H2O （g）CO（g）+3H2（g） 獲取，已知該反應中，當初始混合氣中的恒定時，溫度、壓強對平衡混合氣CH4含量的影響如圖所示：

①圖中，兩條曲線表示壓強的關系是：P1_____P2（填“＞”、“=”或“＜”）。

②其它條件一定，升高溫度，氫氣的產率會______（填“增大”，“減小”減小，“不變”不變）。

（5）原料氣H2還可通過反應CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）獲取。

①T℃時，向容積固定為5 L的容器中充入1mol H2O（g）和1mol CO， 反應達平衡后，測得CO的濃度0.08 mol/L，該溫度下反應的平衡常數K值為_____。

②保持溫度仍為T℃，容積體積為5L，改變水蒸氣和CO的初始物質的量之比，充入容器進行反應，下列描述能夠說明體系處于平衡狀態的是_____（填序號）。

a．容器內壓強不隨時間改變

b．混合氣體的密度不隨時間改變

c．單位時間內生成a mol CO2的同時消耗a mol H2

d．混合氣中n（CO）：n（H2O）：n（CO2）：n（H2）=1：16：6：6

Answer 1

【答案】 < ad NH3·H2O（aq）+H2SO4（aq）══NH4HSO4（aq）+H2O（l）ΔH=﹣5Q kJmol﹣1 ＜ 增大 2.25 cd

【解析】（1）①觀察數據隨溫度的升高K減小，可知該反應為放熱反應，ΔH＜ 0；②增大平衡時H2的轉化率，改變條件使平衡正向移動，可以加壓，降溫，增大N2的濃度，減小氨氣的濃度，但催化劑不能使平衡移動，所以答案選a、d；（2）0.2mol NH3溶于水后得到0.2mol NH3·H2O，再與含有0.2mol H2SO4的稀溶液完全反應生成0.2mol NH4HSO4和水，放熱Q kJ，則生成1mol NH4HSO4時放出的熱量為﹣5Q kJ，用熱化學方程式表示其反應式為：NH3·H2O（aq）+H2SO4（aq）══NH4HSO4（aq）+H2O（l）ΔH=﹣5Q kJmol﹣1；（3）將a molL-1的氨水與b molL-1的鹽酸等體積混合，反應后溶液顯中性，溶液中c（OH-）=1×10-7mol/L，溶液中c（NH4+）=c（Cl-）=mol/L，混合后反應前c（NH3H2O）=mol/L，則反應后c（NH3H2O）=（-）mol/L，Kb= ==10-7；（4）①依據圖象變化分析，相同溫度下，CH4（g）+H2O （g）═CO（g）+3H2（g），反應是氣體體積增大的反應，壓強越大，平衡逆向移動，甲烷平衡含量越高，所以P1＜P2；②壓強一定，溫度升高，甲烷平衡含量減小，平衡正向移動，氫氣的產率會增大；

（5）①根據化學平衡三段式計算平衡濃度，T℃時，向容積固定為5 L的容器中充入1mol H2O（g）和1mol CO， 反應達平衡后，測得CO的濃度0.08 mol/L，

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

起始濃度(mol/L) 0.2 0.2 0 0

改變濃度(mol/L) 0.12 0.12 0.12 0.12

平衡濃度(mol/L) 0.08 0.08 0.12 0.12

則該溫度下反應的平衡常數K==2.25；

②化學平衡狀態，反應的正逆反應速率相同，各成分含量保持不變分析選項，反應CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）是氣體體積不變的應，則a．反應過程中和平衡狀態下壓強相同，容器內壓強不隨時間改變，不能說明反應達到平衡狀態，選項a不符合；b．混合氣體的質量守恒，反應前后氣體體積不變，反應過程中和平衡狀態下，混合氣體的密度不隨時間改變，不能說明反應達到平衡狀態，選項b不符合；c．單位時間內生成a mol CO2的同時消耗a mol H2 ，說明二氧化碳或氫氣的正逆反應速率相同，說明反應達到平衡狀態，選項c符合；d．混合氣中n（CO）：n（H2O）：n（CO2）：n（H2）=1：16：6：6，依據反應前后氣體物質的量相同，可以利用物質的量代替濃度計算濃度商和平衡常數比較，Q==2.25=K，說明反應達到平衡狀態，選項d符合。答案選cd。