Question

【题目】德国化学家哈伯从1902 年开始研究由氮气和氢气直接合成氨，反应原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJmol-1

（1）在恒温恒容条件下，向反应平衡体系中充入氮气，达到新平衡时，c(H2)将_________(填“增大”、“减小”、“不变”或“无法判断”，下同)，c(N2)·c3(H2)将___________。

（2）工业上可用CH4与水蒸气制氢气：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。在200℃时2L的密闭容器中，将1molCH4和1mol H2O(g)混合，达平衡时CH4 的转化率为80%。则200℃时该反应的平衡常数K=______________（保留一位小数）。

（3）如图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气、氢气的体积比为1:3 时，平衡混合物中氨的体积分数。若分别用vA(NH3)和vB(NH3)表示从反应开始至达平衡状态A、B 时的化学反应速率，则vA(NH3)____ ( 填“>”“<”或“=”)vB(NH3)。

（4）工业生产中逸出的氨可用稀硫酸吸收。若恰好生成NH4HSO4，该溶液中各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是______________________。

（5）H2NCOONH4是工业合成尿素的中间产物，该反应的能量变化如图所示，用CO2和氨合成尿素的热化学方程式为_________________________________。

Answer 1

【答案】 减小 增大 69.1 < c(H+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-) CO2(g)+2NH3(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(1) △H=-134kJmol-1

【解析】(1)在恒温恒容条件下，向反应平衡体系中充入氮气，氮气的浓度增大，平衡正向移动，达到新平衡时，c(H2)将减小，c(NH3)增大，温度不变，平衡常数不变，根据K=，可知 c(N2)·c3(H2)增大，故答案为：减小；增大；

(2)200℃，CH4(g)的转化率80%，所以参加反应的CH4(g)的物质的量为0.8mol，

对于反应 CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)；

开始(mol/L)： 0.5 0.5 0 0

变化(mol/L)： 0.4 0.4 0.4 1.2

平衡(mol/L)： 0.1 0.1 0.4 1.2

所以200℃时该反应的平衡常数K===69.1，故答案为：69.1；

(3)温度越大，压强越大，反应速率越大，由图可知，B对应的温度、压强大，则反应速率大，故答案为：＜；

(4)NH4HSO4完全电离，溶液呈酸性，则c(H+)＞c(OH-)且溶液中铵根离子水解，则c(H+)＞c(SO42-)，故溶液中离子浓度大小顺序为：c(H+)＞c(SO42-)＞c(NH4+)＞c(OH-)，故答案为：c(H+)＞c(SO42-)＞c(NH4+)＞c(OH-)；

(5)由图示可知，第一步：2NH3(g)+CO2(g)中间产物 △H1=-272KJ/mol，第二步：中间产物H2O(l)+H2NCONH2(s)△H2=+138KJ/mol，根据盖斯定律，两个过程相加得到NH3(g)与CO2(g)反应生成尿素的热化学方程式为2NH3(g)+CO2(g)H2O(l)+H2NCONH2(s)△H=-134kJmol-1， 故答案为：2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-134 kJ/mol。