Question

【題目】合成氨工業是貴州省開磷集團的重要支柱產業之一。氨是一種重要的化工原料，在工農業生產中有廣泛的應用。

（1）在一定溫度下，在固定體積的密閉容器中進行可逆反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。該可逆反應達到平衡的標志是___。

a.3v正(H2)=2v逆(NH3)

b.單位時間生成mmolN2的同時生成3mmolH2

c.容器內的總壓強不再隨時間而變化

d.混合氣體的密度不再隨時間變化

（2）工業上可用天然氣原料來制取合成氨的原料氣氫氣。某研究性學習小組的同學模擬工業制取氫氣的

原理，在一定溫度下，體積為2L的恒容密閉容器中測得如下表所示數據。請回答下列問題：

時間/min	CH4(mol)	H2O(mol)	CO(mol)	H2(mol)
0	0.40	1.00	0	0
5	a	0.80	c	0.60
7	0.20	b	0.20	d
10	0.21	0.81	0.19	0.64

①寫出工業用天然氣原料制取氫氣的化學方程式：___。

②分析表中數據，判斷5min時反應是否處于平衡狀態？___（填“是”或“否”），前5min反應的平均反應速率v(CH4)=___。

③反應在7～10min內，CO的物質的量減少的原因可能是___ (填字母)。

a.減少CH4的物質的量 b.降低溫度 c.升高溫度 d.充入H2

Answer 1

【答案】c CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) 是 0.020mol·L-1·min-1 d

【解析】

（1）可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，由此衍生的物理量不變，據此分析，注意不同物質的反應速率之比等于計量系數之比；

（2）①結合表中數據，根據化學計量數與物質的量呈正比進行分析解答；

②根據平衡時物質的濃度不再發生變化分析；根據反應速率＝△c/△t計算；

③反應在7~10min內，CO的物質的量減少，而氫氣的物質的量增大，據此分析。

（1）a．達到平衡狀態時，v正(H2): v逆(NH3)=3:2，即2v正(H2)＝3v逆(NH3)，故a錯誤；

b．氮氣和氫氣都是反應物，單位時間內生產mmol氮氣的同時，必然生成3mmol氫氣，反應不一定達到平衡狀態，故b錯誤；

c．該反應正反應是體積減小的反應，在恒容條件下，反應正向進行，氣體的總壓強減小，反應逆向進行，氣體的總壓強增大，容器內的總壓強不變時，反應達到平衡狀態，故c正確；

d．根據質量守恒、容器的體積不變得知，無論反應是否達到平衡狀態，混合氣體的密度始終不變，所以不能作為判斷平衡狀態的依據，故d錯誤；

故答案為：c；

（2）①由表中數據可知，反應5min，消耗0.2molH2O，生成0.3molH2，因此H2O和H2的化學計量數之比為1：3，反應7min時，消耗0.2molCH4，生成0.2molCO，因此CH4和CO的化學計量數之比為1：1，則用天然氣原料制取氫氣的化學方程式為CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)，故答案為：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)；

②根據方程式CH4+H2O＝CO+3H2結合表中數據可知c＝0.2，所以5 min時反應已經處于平衡狀態；前5 min內消耗甲烷是0.2mol，濃度是0.1mol/L，則反應的平均反應速率v(CH4)＝0.1mol/L÷5min＝0.02 mol·L－1·min－1，故答案為：是；0.020mol·L-1·min-1；

③反應在7~10min內，CO的物質的量減少，而氫氣的物質的量增大，可能是充入氫氣，使平衡逆向移動引起的，d選項正確，故答案為：d。