Question

【题目】(14分)安对于工农业生产及国防等都具有重要意义。

（1）工业上以CO2和NH3为原料在一定条件下合成尿素的化学方程式为CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2|(s)+H2O(g)，随温度升高，尿素的产率降低。则该反应的△H____0(填“>”或“<”)；若反应体系的容积为1L，某温度下通入1molCO2和2molNH3，2min时达到平衡，H2O(g)的物质的量为0.8mol，则0～2min时间段内反应速率v(NH3)=______mol/(L·min)，该反应的平衡常数可表示为K=_______。

（2）合成氨的原料之一为氢气，以天然气为原料制备氢气的原理如下：

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H>0

下列措施一定能使平衡体系中氢气百分含量增大的是______

A．升高温度 B．增大水蒸气浓度 C．加入催化剂 D．减小压强

（3）T℃时，将1molCO和H2的混合气体与0.2molH2O(g)混合，发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0，得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体，测得CO的转化率为90%,则原混合气体中CO和H2的体积比为_______，若容器的容积为2L，该温度下平衡常数K=_______。

（4）在恒容密闭容器中发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0。已知c(H2)随反应时间t的变化如图甲中曲线I所示。若起始时容器的容积是上述密闭容器的1/2,其他条件不变，请在图甲中画出c(H2)随反应时间t的变化曲线II。

（5）图乙是在一定温度和压强下合成氨反应中H2和N2的起始物质的量之比与NH3平衡体积分数的关系。图中a点的横坐标为______；若按此网站的量之比投料，达到平衡时N2的体积分数为14.5%,则a点的纵坐标为______。

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】

试题分析：（1）升高温度，尿素的产率降低，说明平衡向逆反应方向移动，因此该反应的正反应是放热反应；根据反应方程式可知：每反应产生1mol水，会发生反应消耗1molCO2,2molNH3，则2min达到平衡时反应产生0.8mol水，则反应消耗CO2物质的量是0.8mol，NH3的物质的量是1.6mol，故氨气的反应速率是v(NH3)=1.6mol÷1L÷2min=0.8mol/(L·min)；化学平衡常数是可逆反应达到平衡时，各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比，故该反应的化学平衡常数K=；（2）该反应的正反应是气体体积增大的吸热反应，所以升高温度、减小压强，化学平衡都向正反应方向移动，H2的百分含量一定增大，所以ad正确；增大水蒸气的浓度，化学平衡正向移动，但H2的百分含量不一定增大，b错误；加入催化剂化学平衡不发生移动，c错误。（3）设原混合气体中CO的物质的量为xmol，则

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

起始(mol) x 0.2 0 1-x

转化(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,则原混合气体中H2的物质的量为0.8mol，故CO和H2的体积比为1:4,K=；（4）增大压强，反应速率加快，达到平衡所需要的时间小于10min；由于该反应是反应前后气体分子数不变的反应，所以增大压强化学平衡不发生移动，平衡时氢气的浓度恰好是原平衡的2倍。图像为 ；（5）当H2和N2的开始物质的量的比等于方程式中二者的化学计量数之比时，NH3的体积分数最大，故a点的横坐标是3；达到平衡时N2的体积分数为14.5%,则 H2的体积分数为43.5%,所以 NH3的体积分数是1-14.5%-43.5%=42%,即a点的纵坐标是42。