Question

【題目】氨是一種重要的化工產品，是氮肥工業、有機合成工業以及制造硝酸、銨鹽和純堿等的原料。

（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+3H22NH3。該可逆反應達到平衡的標志是________________。

A．3v(H2)正=2v(NH3)逆

B．單位時間生成m mol N2的同時消耗3m mol H2

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

E．a molN≡N鍵斷裂的同時，有6amolN—H鍵斷裂

F．N2、H2、NH3的分子數之比為1∶3∶2

（2）某化學研究性學習小組模擬工業合成氨的反應。在容積固定為2L的密閉容器內充入1molN2和3molH2，加入合適催化劑（體積可以忽略不計）后在一定溫度壓強下開始反應，并用壓力計監測容器內壓強的變化如下：

反應時間/min	0	5	10	15	20	25	30
壓強/MPa	16.80	14.78	13.86	13.27	12.85	12.60	12.60

則從反應開始到25min時，以N2表示的平均反應速率= ；該溫度下平衡常數K= ；

（3） 利用合成氣（主要成分為CO、CO2和H2）在催化劑的作用下合成甲醇，主要反應如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=－99kJ·mol－1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=－58 kJ·mol－1

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H

圖1中能正確反映平衡常數K隨溫度變化關系的曲線是 ；反應③的△H= kJ·mol－1。

（4）合成氣的組成n(2)/n(CO+CO2)=2.60時體系中的CO平衡轉化率α(CO)與溫度和壓強的關系如圖2所示。圖中的壓強p1、p2、p3由大到小的順序為 ；α(CO)隨溫度升高而減小，其原因是 。

Answer 1

【答案】（1）BCE （2）0.01 mol/(L.min) 2.37( mol/L)-2

（3）a（2分） +41 （2分）

（4）p3>p2>p1（2分）反應①為放熱反應，升高溫度，平衡左移，α(CO)減小；反應③為吸熱反應，升高溫度，平衡右移，α(CO)也減小（2分）

【解析】

試題分析：（1）A．2v（H2）正=3v（NH3）逆時，該反應達到平衡狀態，所以3v（H2）正=2v（NH3）逆時該反應沒有達到平衡狀態，錯誤；B．單位時間生成m mol N2的同時消耗3m mol H2，正逆反應速率相等，所以該反應達到平衡狀態，正確；C．容器內的總壓強不再隨時間而變化，反應體系中各物質的濃度不變，所以達到平衡狀態，正確；D．無論該反應是否達到平衡狀態，混合氣體的密度不隨時間變化，所以密度不能作為判斷依據，錯誤；E．a molN≡N鍵斷裂的同時，有6amolN-H鍵斷裂，正逆反應速率相等，所以該反應達到平衡狀態，正確；F．N2、H2、NH3的分子數之比為1：3：2時該反應不一定達到平衡狀態，與反應物的初始濃度及轉化率有關，錯誤；答案選BCE；

（2）同一溫度下，容器中氣體壓強與總的物質的量成正比，設平衡狀態時混合氣體的物質的量為x，

16.80：12.60=（1+3）mol：x，x=（4mol×12.60）/16.80=3，所以平衡時混合氣體的物質的量為3mol，設參加反應的氮氣的物質的量為y，則

N2（g）+3H2（g）2NH3（g） 物質的量減少

1mol 2mol

y （4-3）mol

1mol：2mol=y：（4-3）mol

解得y=0.5mol

則從反應開始到25min時，以N2表示的平均反應速率==0.01mol/（L·min）

平衡時，c（N2）=0.5mol÷2L=0.25mol/L、c（H2）=（3mol3×0.5mol）÷2L=0.75mol/L、c（NH3）=（0.5mol×2）÷2L=0.5mol/L，化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，則化學平衡常數K==2.37。

（3）由于正方應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，因此a正確。已知①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=－99kJ·mol－1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=－58 kJ·mol－1

則根據蓋斯定律可知②—①即得到反應③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的△H＝＋41kJ/mol。

（4）相同溫度下，由于反應①為氣體分子數減小的反應，加壓有利于提升CO的轉化率；而反應③為氣體分子數不變的反應，產生CO的量不受壓強影響，故增大壓強時，有利于CO的轉化率升高，所以圖2中的壓強由大到小為P3＞P2＞P1；反應①為放熱反應，升高溫度時，平衡向左移動，使得體系中CO的量增大；反應③為吸熱反應，平衡向右移動，又產生CO的量增大；因此最終結果是隨溫度升高，使CO的轉化率降低。