题目内容
合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义． 合成塔中发生反应为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0
（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H＞0
①t℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气．反应建立平衡后，体系中c（H2）=0.12mol?L-1．该温度下此反应的平衡常数K=______．
②保持温度不变，向上述平衡体系中再加入0.1mol CO，当反应重新建立平衡时，水蒸气的总转化率α （H2O）______．
（2）下表为不同温度下合成氨反应的平衡常数．由表可推知T1______573K（填“＞”、“＜”或“=”）．
| T/K | T1 | 573 | T2 |
| K | 1.00×107 | 2.45×105 | 1.88×103 |
A．c点表示n（NH3）和n （H2）相等
B．c点表示NH3生成速率与NH3分解速率相同
C．e点和d点时反应的平衡常数相同
D．c点时正反应速率大于逆反应速率
（4）用NO2溶于水制硝酸：3NO2+H2O?2HNO3+NO．从生产流程看，吸收塔中需要补充空气，其原因用化学平衡移动的理论进行解释是______．
（5）硝酸厂的尾气含有氮氧化物，不经处理直接排放将污染空气．目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：
CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H=-574kJ?mol-1
CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H=-1160kJ?mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为：______．
【答案】分析：（1）①利用三段式计算出平衡时各物质的量的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算．
②保持温度不变，平衡常数不变．向上述平衡体系中再加入0.1mol CO，可以等效为开始加入0.3molCO，0.3molH2O，
令参加反应的水的物质的量为xmol，利用三段式用x表示出各物质的浓度变化量、平衡时各物质的平衡浓度，代入平衡常数计算x值，再利用转化率定义计算．
（2）合成氨正反应是放热反应，升高温度平衡逆反应进行，平衡常数减小，即温度越高平衡常数越小．
（3）A．由图可知c点n（NH3）和n （H2）相等．
B．由图可知c点后氨气物质的量增大，氢气的物质的量减小，c点未处于平衡状态，平衡向正反应进行．
C．平衡常数只受温度影响，温度相同，平衡常数相同．
D．由图可知c点后氨气物质的量增大，氢气的物质的量减小，c点未处于平衡状态，平衡向正反应进行．
（4）充入空气，NO转化为NO2，降低NO的浓度，增大NO2的浓度，平衡向正反应移动，有利于提高原料利用率．
（5）根据盖斯定律利用热化学方程式加减构造目标热化学方程式．
解答：解：（1）①对于可逆反应：CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g）
起始物质的量浓度（mol/L） 0.2 0.3 0 0
转化物质的量浓度（mol/L） 0.12 0.12 0.12 0.12
平衡物质的量浓度（mol/L） 0.08 0.18 0.12 0.12
所以该温度下此反应的平衡常数K=
=1．
故答案为：1．
②保持温度不变，平衡常数不变，向上述平衡体系中再加入0.1mol CO，可以等效为开始加入0.3molCO，0.3molH2O，
对于可逆反应：CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g）
起始物质的量浓度（mol/L） 0.3 0.3 0 0
转化物质的量浓度（mol/L） x x x x
平衡物质的量浓度（mol/L） 0.3-x 0.3-x x x
所以
=1，解得x=1.5
所以当反应重新建立平衡时，水蒸气的总转化率α（H2O）=
×100%=50%．
故答案为：50%
（2）合成氨正反应是放热反应，升高温度平衡逆反应进行，平衡常数减小，即温度越高平衡常数越小．由表中数据可知
T1 时平衡常数大于573K时平衡常数，故T1＜573K．
故答案为：＜．
（3）A．由图可知c点n（NH3）和n （H2）相等，故A正确；
B．由图可知c点后氨气物质的量增大，氢气的物质的量减小，c点未处于平衡状态，平衡向正反应进行，c点表示NH3生成速率大于NH3分解速率，故B错误；
C．温度相同，平衡常数相同，e点和d点时反应的平衡常数相同，故C正确；
D．由图可知c点后氨气物质的量增大，氢气的物质的量减小，c点未处于平衡状态，平衡向正反应进行，c点时正反应速率大于逆反应速率，故D正确．
故选：ACD．
（4）充入空气，NO转化为NO2，降低NO的浓度，增大NO2的浓度，平衡向正反应移动，有利于提高原料利用率．
故答案为：充入空气，NO转化为NO2，降低NO的浓度，增大NO2的浓度，平衡向正反应移动，有利于提高原料利用率．
（5）已知：①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H=-574kJ?mol-1
②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H=-1160kJ?mol-1
由盖斯定律可知：①+②得：CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+2H2O（g）+N2（g）△H=-1734kJ/mol
即CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+2H2O（g）+N2（g）△H=-867kJ/mol．
故答案为：CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+2H2O（g）+N2（g）△H=-867kJ/mol．
点评：考查平衡常数的计算运用及影响因素、平衡移动、热化学方程式等，难度中等，注意平衡常数的计算及三段式解题法的运用．
②保持温度不变，平衡常数不变．向上述平衡体系中再加入0.1mol CO，可以等效为开始加入0.3molCO，0.3molH2O，
令参加反应的水的物质的量为xmol，利用三段式用x表示出各物质的浓度变化量、平衡时各物质的平衡浓度，代入平衡常数计算x值，再利用转化率定义计算．
（2）合成氨正反应是放热反应，升高温度平衡逆反应进行，平衡常数减小，即温度越高平衡常数越小．
（3）A．由图可知c点n（NH3）和n （H2）相等．
B．由图可知c点后氨气物质的量增大，氢气的物质的量减小，c点未处于平衡状态，平衡向正反应进行．
C．平衡常数只受温度影响，温度相同，平衡常数相同．
D．由图可知c点后氨气物质的量增大，氢气的物质的量减小，c点未处于平衡状态，平衡向正反应进行．
（4）充入空气，NO转化为NO2，降低NO的浓度，增大NO2的浓度，平衡向正反应移动，有利于提高原料利用率．
（5）根据盖斯定律利用热化学方程式加减构造目标热化学方程式．
解答：解：（1）①对于可逆反应：CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g）起始物质的量浓度（mol/L） 0.2 0.3 0 0
转化物质的量浓度（mol/L） 0.12 0.12 0.12 0.12
平衡物质的量浓度（mol/L） 0.08 0.18 0.12 0.12
所以该温度下此反应的平衡常数K=
=1．故答案为：1．
②保持温度不变，平衡常数不变，向上述平衡体系中再加入0.1mol CO，可以等效为开始加入0.3molCO，0.3molH2O，
对于可逆反应：CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g）起始物质的量浓度（mol/L） 0.3 0.3 0 0
转化物质的量浓度（mol/L） x x x x
平衡物质的量浓度（mol/L） 0.3-x 0.3-x x x
所以
=1，解得x=1.5所以当反应重新建立平衡时，水蒸气的总转化率α（H2O）=
×100%=50%．故答案为：50%
（2）合成氨正反应是放热反应，升高温度平衡逆反应进行，平衡常数减小，即温度越高平衡常数越小．由表中数据可知
T1 时平衡常数大于573K时平衡常数，故T1＜573K．
故答案为：＜．
（3）A．由图可知c点n（NH3）和n （H2）相等，故A正确；
B．由图可知c点后氨气物质的量增大，氢气的物质的量减小，c点未处于平衡状态，平衡向正反应进行，c点表示NH3生成速率大于NH3分解速率，故B错误；
C．温度相同，平衡常数相同，e点和d点时反应的平衡常数相同，故C正确；
D．由图可知c点后氨气物质的量增大，氢气的物质的量减小，c点未处于平衡状态，平衡向正反应进行，c点时正反应速率大于逆反应速率，故D正确．
故选：ACD．
（4）充入空气，NO转化为NO2，降低NO的浓度，增大NO2的浓度，平衡向正反应移动，有利于提高原料利用率．
故答案为：充入空气，NO转化为NO2，降低NO的浓度，增大NO2的浓度，平衡向正反应移动，有利于提高原料利用率．
（5）已知：①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H=-574kJ?mol-1
②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H=-1160kJ?mol-1
由盖斯定律可知：①+②得：CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+2H2O（g）+N2（g）△H=-1734kJ/mol
即CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+2H2O（g）+N2（g）△H=-867kJ/mol．
故答案为：CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+2H2O（g）+N2（g）△H=-867kJ/mol．
点评：考查平衡常数的计算运用及影响因素、平衡移动、热化学方程式等，难度中等，注意平衡常数的计算及三段式解题法的运用．
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2NH3（g）（正反应为放热反应），673K、30MPa下，n（NH3）和n（H2）随时间 t变化的关系如图所示．下列叙述中，正确的是（ ）
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