题目内容
【题目】运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义,请完成下列探究。
(1)生产氢气:将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3kJ·mol-1,ΔS=+133.7J·mol-1·K-1,
①该反应在低温下___________(填“能”或“不能”)自发进行。
②写出该反应的平衡常数表达式_________________。
(2)已知在400℃时,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的K=0.5。
①在400℃时,2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的K′=________(填数值)。
②400℃时,在0.5L的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol,则此时反应v(N2)正________v(N2)逆(填“>”、“<”、“=”或“不能确定”)。
③若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气,则合成氨反应的平衡________移动(填“向左”、“向左”或“不”);反应的ΔH__________(填“增大”、“减小”或“不改变”)。
(3)水煤气转化反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)在一定温度下达到化学平衡。现将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中进行反应,得到如下两组教据:
实验编号 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
CO | H2O | H2 | CO | |||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 5 |
2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
① 实验l中以CO2表示的反应速率为v(CO2)=____________;
② 实验1的平衡常数K1__________实验2的平衡常数K2(填“大于””小于,“等于”“不能确定”)。
③ 该反应正方向为_____________(填“吸”或‘放”)热反应;
【答案】
(1)①不能;②K=;
(2)①2;②=;③向左;不改变;
(3)①0.16mol/(L·min);②大于;③放。
【解析】
试题分析:(1)①△H-T△S=131.3KJ/mol-T×133.7×0.001KJ/(Kmol),在低温下,该值一定是大于0的,所以不能在低温下自发进行,故答案为:不能;
②该反应的平衡常数表达式K=,故答案为:K=
;
(2)①反应2NH3(g) N2 (g)+3H2(g)和反应N2 (g)+3H2(g)2NH3(g)是互为可逆反应,平衡常数互为倒数,故此反应的平衡常数是2,故答案为:2;
②一段时间后,当N2、H2、NH3的物质的量分别为4mol/L、2mol/L、4mol/L时,Qc==0.5=K1,所以该状态是平衡状态,正逆反应速率相等,故答案为:=;
③恒压条件下向平衡体系中通入氩气,体积增大,平衡向逆方向移动;加入催化剂,只改变反应的活化能,但反应热不变;故答案为:向左;不改变;
(3)①已知平衡时c(H2)=1.6mol,所以c(CO2)=1.6mol,v(CO2)==0.16mol/(Lmin),故答案为:0.16mol/(Lmin);
②实验1中CO的转化率为×100%=40%,实验2中CO的转化率为
×100%=20%,则实验1的转化率大于实验2,则说明温度升高平衡向逆反应方向移动,正反应放热,温度升高平衡向逆反应方向移动,平衡常数K减小,故答案为:大于;
③根据②的分析,该反应正反应放热,,故答案为:放;
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