Question

【题目】根据要求回答下列有关问题。

（1）已知：①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) △H1=+489.0kJ/mol

②Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)△H2=-28.0kJ/mol

③C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H3=akJ/mol

则a=_______kJ/mol。

（2）工业合成氨时，合成塔中每产生1molNH3放出46.1kJ的热量。

某小组研究在500℃下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为VL的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其在相同温度下发生反应。相关数据如下：

容器	起始时各物质物质的量/mol			达到平衡的时间	达平衡时体系能量的变化/kJ
	N2	H2	NH3
a	1	4	0	t1min	放出热量：27.66kJ
b	2	8	0	t2min	放出热量：Q

①容器a中，0～t1时间的平均反应速率为v(H2)=_______。

②容器b中反应达平衡状态时，Q_______55.32kJ；平衡时，容器中H2的转化率：a_______b(填“>”或“<”或“=”)。

（3）以氨为原料，合成尿素的反应原理为：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)△H=akJ·mol-1。

为研究平衡时CO2的转化率与反应物投料比[]及温度的关系，研究小组在10L恒容密闭容器中进行模拟反应，(Ⅰ、Ⅱ曲线分别表示在不同投料比时，CO2的转化率与温度之间的关系)。

①a_______0(填“>”或“<”)。

②若n(CO2)起始=10mol，曲线Ⅱ的投料比为0.5，在100℃条件下发生反应，达平衡至点，则A点压强与起始压强比为____________________。

③A点平衡常数与B点平衡常数间的关系：KA_______KB;

B点平衡常数与C点平衡常数间的关系，KB_______KC(填“>”或“<”或“=”)

Answer 1

【答案】 +172.3 mol·L-1·min-1 > < < 2∶3 = ＞

【解析】（1）①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) △H1=+489.0kJ/mol；②Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)△H2=-28.0kJ/mol；由①②可得③，所以a=+172.3 。

（2）工业合成氨时，合成塔中每产生1molNH3放出46.1kJ的热量，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·mol－1。由题中数据可知，放出27.66kJ热量时，生成了0.6mol氨气，则消耗0.9mol氢气。①容器a中，0～t1时间的平均反应速率为v(H2)=mol·L-1·min-1。②容器b中的投料为容器a的2倍，若将其投在在体积为2VL的容器中，则可建立与a等效的平衡，此时可放出55.32kJ的热量，然后将容器加压至VL，平衡向正反应方向移动，所以反应达平衡状态时，Q>55.32kJ；平衡时，容器中H2的转化率：a<b。

（3）以氨为原料，合成尿素的反应原理为：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)△H=akJ·mol-1。①由图象可知，CO2的转化率随温度升高而减小，所以该反应为放热反应，a<0。②若n(CO2)起始=10mol，曲线Ⅱ的投料比为0.5，则n(NH3)起始=20mol，在100℃条件下发生反应，达平衡至A点，由图可知，A点对应CO2的转化率为50%，则NH3(g)、CO2(g)、H2O(g)的平衡量分别为10mol、5mol、5mol，在同温同体积条件下，气体的压强之比等于其物质的量之比，所以A点压强与起始压强比为（10+5+3）：（10+20）= 2∶3。③A点与B点处于相同温度下，所以A点平衡常数与B点平衡常数间的关系为KA = KB；B点所处的温度低于C点，由于该反应为放热反应，所以B点平衡常数与C点平衡常数间的关系为KB＞KC。