Question

9．合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为
N₂（g）+3H₂（g）═2ΝΗ₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．
（1）T℃时在2L的密闭容器中，N₂、H₂混合气体充分反应5min后放出热量46.2kJ，
用H₂表示的平均速率为0.15molL^-1min^-1或0.15mol/（Lmin）．
（2）合成氨厂可用反应CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）获得H₂，已知该反应的平衡
常数随温度的变化如表，试回答下列问题：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

①在800℃发生上述反应，向恒容反应器投入CO₂、H₂、CO、H₂O的物质的量分别为：1mol、1mol、2mol、2mol，此时该反应由正反应方向开始建立平衡．
（选填“正”或“逆”）．
②在500℃时进行上述反应，若CO、H₂O的起始浓度均为0.020mol•L^-1，在该条件下，CO的最大转化率为75%．
③在其他条件不变的前提下，下列措施一定可以提高H₂的百分含量的有d；
a．增加CO的用量  b．增加H₂O（g）的用量c．增大压强  d．降低温度．

Answer 1

分析 （1）3mol氢气完全反应放出92.4kJ热量，则放出热量46.2kJ时消耗氢气物质的量=$\frac{46.2kJ}{92.5kJ}×3mol$=1.5mol，氢气反应速率=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$；
（2）①该温度下，平衡常数为1，如果浓度商大于平衡常数，则平衡逆向移动，如果等于平衡常数，则平衡不移动，如果小于平衡常数，则平衡正向移动；
②该温度下，平衡常数为9，利用平衡常数计算参加反应的CO浓度，再利用转化率公式计算CO转化率；
③平衡正向移动且不是通过加入反应物时能提高氢气百分含量．

解答 解：（1）3mol氢气完全反应放出92.4kJ热量，则放出热量46.2kJ时消耗氢气物质的量=$\frac{46.2kJ}{92.5kJ}×3mol$=1.5mol，氢气反应速率=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{1.5mol}{2L}}{5min}$=0.15molL^-1min^-1 或0.15mol/（Lmin），
故答案为：0.15molL^-1min^-1 或0.15mol/（Lmin）；
（2）①该温度下，平衡常数为1，c（CO₂）=c（H₂）=0.5mol/L、c（CO）=c（H₂O）=1mol/L，浓度商=$\frac{0.5×0.5}{1×1}$=0.25＜1，则平衡正向移动，故答案为：正；
 ②温度下，平衡常数为9，设参加反应的CO的物质的量为xmol/L，
   CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
开始0.02mol/L0.02mol/L 0    0
反应xmol/L xmol/L   xmol/L  xmol/L
平衡（0.02-x）mol/L（0.02-x）mol/L xmol/L  xmol/L
所以平衡常数K=$\frac{x．x}{（0.02-x）．（0.02-x）}$=9，x=0.015，
转化率=$\frac{0.015mol/L}{0.02mol/L}$×100%=75%，
故答案为：75%；
③平衡正向移动且不是通过加入反应物时能提高氢气百分含量，
a．增加CO的物质的量，虽然平衡正向移动，但参加反应的CO小于加入的，导致氢气含量降低，故错误；
b．增加水蒸气的物质的量，虽然平衡正向移动，但参加反应的水蒸气小于加入的，导致氢气含量降低，故错误；
c．增大压强平衡不移动，则氢气含量不变，故错误；
d．降低温度，平衡正向移动，则氢气含量增大，故正确；
故选d．

点评 本题考查化学平衡计算，为高频考点，采用三段式法进行分析解答即可，难点是利用平衡常数判断平衡移动方向，题目难度中等．