Question

氮元素及其化合物在国防科学技术生产中有重要应用。
（1）写出实验室制NH₃的化学反应方程式　　　　　　　　　　　　　　　           
（2）工业合成氨的原料是氮气和氢气。氮气是从空气中分离出来的，氢气的来源是水和碳氢化合物，写出以天然气为原料制取氢气的化学反应方程式　　　　　  　　　　　　　　。
（3）在合成氨的原料气制备过程中混有CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：CO(g)+H₂O(g)CO₂ (g)+ H₂ (g) △H＜0，反应达到平衡后，为提高CO的转化率，可采取的措施有　　　　　                            　，已知1000K时该反应的平衡常数K=0.627，若要使CO的转化率超过90%，则起始物中，c(H₂O)﹕c(CO)不低于　　　　　　，
（4）在容积为2L容器中发生反应CO(g)+H₂O(g)CO₂ (g)+ H₂ (g)，已知c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ

若在t₀时刻将容器的体积扩大至4L，请在答题卡图中绘出c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅱ

（5）工业上尿素CO(NH₂)₂由CO₂和NH₃在一定条件下合成，其化学反应方程式为　　　　　　　　
（6）合成尿素时，当氨碳比=4，CO₂的转化率随时间的变化关系如右图所示．
　①A点的逆反应速率v_逆(CO₂)　 B点的正反应速率为v_正(CO₂)（填“＞”、“＜”或“＝”）
　②NH₃的平衡转化率为　　　　　　 。

Answer 1

（1）Ca(OH)₂+2NH₄Cl2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O
（2） CH₄＋H₂OCO＋3H₂（或CH₄＋2H₂O CO₂＋4H₂）
（3）适当降低温度或吸收除去二氧化碳      13.8  
（4）
（5）
（6）①　＜ ②30%　

试题分析：（1）在实验室NH₃是用铵盐与碱共热制取的，化学反应方程式为：Ca(OH)₂+2NH₄Cl2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O。（2）以天然气为原料制取氢气的化学反应方程式为CH₄＋H₂OCO＋3H₂（或CH₄＋2H₂O CO₂＋4H₂）（3）因为该反应是个反应前后气体体积相等的放热反应。反应达到平衡后，为提高CO的转化率可以适当降低温度或吸收除去二氧化碳或增大水蒸汽的浓度等方法。用平衡三部曲来进行计算。假设起始物中，c(H₂O)为xmol/L,在反应过程中 CO的转化率最小为90%，则转化的CO的最小值为0.9xmol/L，   
CO（g）+ H₂O（g）? CO₂（g）+   H₂（g）
起始浓度(mol/L)   x           y            0                0
变化浓度(mol/L)  0.9x       0.9x        0.9x              0.9x
平衡浓度(mol/L)   0.1x      y-0.9x       0.9x             0.9x，
根据平衡常数列式：;解得因此只要二者的比值大于13.8，转化率就会超过90%．（4）当容器的容积由2L变为4L时，反应混合物个物质的浓度都是原来的一半，浓度减小，反应速率减慢，达到平衡所需要的时间延长。由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，所以减小压强，化学平衡不发生移动。容积四原来的2倍，则达到平衡时各物质的浓度都是原平衡的1/2.画图为：

（5）工业上尿素CO(NH₂)₂由CO₂和NH₃在一定条件下合成，其化学反应方程式为（6）①因为在B点时反应达到平衡，在A点还没有达到平衡。反应是从正 反应方向开始的。在达到平衡前的任何时刻，对于任何物质V_正都大于V_逆。所以A点的逆反应速率v_逆(CO₂) ＜B点的正反应速率为v_正(CO₂)。　②假设反应开始时c(CO₂)=1mol/L,则c(NH₃)=4mol/L.当达到平衡时由于CO₂的转化率为60%.转化浓度为: 1mol/L×60%=0.6mol/L.根据方程式可知NH₃转化浓度为1.2mol/L因此NH₃的平衡转化率为(1.2mol/L÷4mol/L) ×100%=30%.