Question

【题目】合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，反应原理为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。一种工业合成氨的简式流程图如下：

（1）①步骤Ⅱ中制氢气的原理如下：

a．CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)；K1

b．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)；K2

则反应CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)；K=___________(用含K1、K2的代数式表示)。

②T1温度时，对于反应：CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+ H2(g)，向2 L的恒容密闭容器中通入一定量的CO和H2O(g)。若达到平衡后，反应放热Q kJ，保持其他条件不变，只是向原平衡体系中再通入0.20 mol H2O(g)，则下列说法正确的是_____________。

a．CO的转化率将增大 b．达到新平衡时的反应热ΔH ＞ —Q

c．气体的密度将不变 d．H2O的体积分数增大

（2）将3 molH2和2 molN2充入某恒温恒压容器中，发生合成氨的反应：3H2(g) ＋N2(g) 2NH3(g)，达平衡时NH3的浓度为c mol·L-1。保持温度不变，按下列配比分别充入该容器，平衡后NH3的浓度不为c mol·L-1的是_________。

a．6 molH2 + 4 molN2

b．0.75 molH2 + 0.75 molN2 + 0.5 molNH3

c．3 molH2+ 1 molN2 + 2 mol NH3

（3）H2O2作为氧化剂在反应时不产生污染物被称为绿色氧化剂，因而受到人们越来越多的关注。为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答下列问题：

①定性图甲可通过观察产生气泡的快慢的定性分析比较得出结论。有同学提出将FeCl3溶液改为Fe2(SO4)3溶液，你认为___________，（填合理或不合理）

②定量如图乙所示，实验时均以生成40 mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略。检查该装置气密性的方法是：关闭A的活塞，将注射器活塞向外拉出一段后松手，过一段时间后看__________，实验中需要测量的数据是_________________。

Answer 1

【答案】K1·K2 ad c 合理 注射器活塞是否复原 生成40mL气体所需要的时间

【解析】

（1）①根据化学平衡常数的表达式分析；

②根据浓度对化学平衡的影响分析；

（2）根据恒温恒压下等效平衡的规律分析；

（3）比较不同催化剂对双氧水分解的催化效果时，采用控制变量法，排除阴离子的干扰；比较反应速率快慢，需测收集40mL气体所用时间。

（1）①a．CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)；K1 ①

b．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)；K2 ②

将①+②得：CH4(g)＋2H2O(g) CO2(g)＋4H2(g)；

K==K1·K2，

答案为：K1·K2。

②a．向原平衡体系中再通入0.20 mol H2O(g)，平衡正向移动，CO的转化率将增大，a正确；

b．向原平衡体系中再通入0.20 mol H2O(g)，平衡正向移动，放出的热量增多，但达到新平衡时的反应热ΔH不变，b错误；

c．体积不变，但气体的质量增大，所以气体的密度将增大，c错误；

d．加入H2O，虽然平衡正向移动，但H2O的体积分数增大，d正确。

答案为：a d

（2）a．6 molH2 + 4 molN2，与3 molH2和2 molN2属于恒温恒压下的等效平衡，平衡后NH3的浓度为c mol·L-1；

b．将生成物全部转化为反应物，即为1.5 molH2 + 1 molN2，与3 molH2和2 molN2属于恒温恒压下的等效平衡，平衡后NH3的浓度为c mol·L-1；

c．将生成物全部转化为反应物，即为6molH2+ 2molN2，与3 molH2和2 molN2不属于等效平衡，平衡后NH3的浓度不为c mol·L-1；

答案为：c。

（3）①FeCl3溶液和CuSO4溶液不仅阳离子不同，而且阴离子不同，所以对H2O2分解速率的影响可能是阴离子不同引起的，为了探究阳离子不同对反应速率的影响，应控制阴离子相同，将FeCl3改为Fe2（SO4）3溶液合理；答案为：合理。

②检查该装置气密性的方法是：关闭A的活塞，将注射器活塞向外拉出一段后松手，若装置不漏气，则导致锥形瓶压强减小，过一段时间后就会恢复原状；要比较催化效果，一种方法是可以看相同时间内产生的气体量，另一种方法是看产生相同量的气体所需的时间。对于此题来说，实验中需要测量的数据是生成40mL气体所需要的时间。

答案为：注射器活塞是否复原；生成40mL气体所需要的时间。