Question

（2013?德州二模）化學(xué)反應(yīng)原理在工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的意義．
（1）合成氨用的氫氣有多種制取方法：請(qǐng)你寫出用C制備水煤氣的化學(xué)反應(yīng)方程式

C+H₂O

高溫  .

CO↑+H₂↑

．還可以由天然氣或重油制取氫氣：CH₄+H₂O（g）

高溫    .

催化劑

CO+3H₂；比較以上兩種方法轉(zhuǎn)移6mol電子時(shí)，C和CH₄的質(zhì)量之比是

9：4

．
（2）工業(yè)生產(chǎn)可以用NH₃（g）與CO₂（g）經(jīng)過(guò)兩步反應(yīng)生成尿素，兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如下：
則NH₃（g）與CO₂（g）反應(yīng)生成尿素的熱化學(xué)方程式為

2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H=-134kJ?mol^-1

．
（3）已知反應(yīng)Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H=αkJ?mol^-1．測(cè)得在不同溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度的變化如下：

溫度（℃）	500	700	900
K	1.00	1.47	2.40

①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=

c(CO)

C(CO2)

，a

＞

0（填“＞”、“＜”或“：”）．在500℃2L密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，F(xiàn)e和CO₂的起始量均為4mol，則5min后達(dá)到平街時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率為

50%

，生成CO的平均速率v（CO）為

0.2mol/（Lmin）

．
②700℃反應(yīng)達(dá)到平衡后，要使該平衡向右移動(dòng)，其他條件不變時(shí)，可以采取的措施有

C

（填字母）．
A．縮小反應(yīng)器容積    B．增加Fe的物質(zhì)的量   C．升高溫度到900℃D．使用合適的催化劑．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)碳單質(zhì)和水蒸氣之間的反應(yīng)結(jié)合電子轉(zhuǎn)移知識(shí)來(lái)計(jì)算回答；
（2）根據(jù)熱化學(xué)方程式的含義和書寫方法結(jié)合圖中信息，利用蓋斯定律來(lái)回答判斷；
（3）①化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫反應(yīng)①的平衡常數(shù)，注意固體不需要寫出；由表中數(shù)據(jù)可知，對(duì)于反應(yīng)①，溫度越高平衡常數(shù)越大，說(shuō)明升高溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，據(jù)此判斷a值的符號(hào)；利用三段式表示出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，再利用轉(zhuǎn)化率定義根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（CO）；
②根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響因素知識(shí)來(lái)回答．

解答：解：（1）用C制備水煤氣的化學(xué)反應(yīng)方程式為C+H₂O

高溫  .

CO↑+H₂↑，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是2mol，轉(zhuǎn)移6mol電子時(shí)，消耗碳單質(zhì)的質(zhì)量是：12g×3=36g，反應(yīng)CH₄+H₂O（g）

高溫    .

催化劑

CO+3H₂中轉(zhuǎn)移電子是6moL，消耗甲烷的質(zhì)量是16g，所以以上兩種方法轉(zhuǎn)移6mol電子時(shí)，C和CH₄的質(zhì)量之比是36：16=9：4，
故答案為：C+H₂O

高溫  .

CO↑+H₂↑；9：4；
（2）第一步：2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（l，氨基甲酸銨）△H₁=-272KJ/mol，
第二步：H₂NCOONH₄（l）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H₂=138KJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律，兩個(gè)過(guò)程相加得到NH₃（g）與CO₂（g）反應(yīng)生成尿素的熱化學(xué)方程式為2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H=-134kJ?mol^-1；
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H=-134kJ?mol^-1；
（3）①反應(yīng)Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）的平衡常數(shù)k=

c(CO)

c(CO2)

，由表中數(shù)據(jù)可知，對(duì)于反應(yīng)①，溫度越高平衡常數(shù)越大，說(shuō)明升高溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，
升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)進(jìn)行，故a＞0，
令平衡時(shí)參加反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)的量為xmol，則：
           Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）
開(kāi)始（mol）：4                  0
變化（mol）：x                  x
平衡（mol）：4-x                 x
所以

x

4-x

=1解得x=2，
故二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為

2

4

×100%=50%，
故CO表示的平均速率v（CO）=

2mol 2L

5min

=0.2mol/（L?min）
故答案為：

c(CO)

c(CO2)

；＞；50%；0.2mol/（Lmin）；
②A、縮小反應(yīng)器容積，壓強(qiáng)增大，化學(xué)平衡不移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B．增加Fe的物質(zhì)的量，不會(huì)引起化學(xué)平衡的移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C．升高溫度到900℃，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，故C正確；
D．使用合適的催化劑，不會(huì)引起化學(xué)平衡的移動(dòng)，故D錯(cuò)誤．
故選C．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)熱和焓變間的關(guān)系以及化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動(dòng)方面的知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查，難度大．