Question

【题目】合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径，其研究来自正确的理论指导，合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下：

温 度（℃）	360	440	520
K值	0.036	0.010	0.0038

（1）①由上表数据可知该反应为______ (填“放热”，“吸热”，“无法确定”)反应。

②下列措施能用勒夏特列原理解释是__________。（填序号）

A．增大压强有利于合成氨

B．使用合适的催化剂有利于快速生成氨

C．生产中需要升高温度至500Ｃ左右

D．需要使用过量的N2，提高H2转化率

（2）常温时，将amol氨气溶于水后，再通入bmol氯化氢，溶液体积为1L，且c(NH4+)=c(Cl)，则一水合氨的电离平衡常数Kb＝_______________。(用ab表示)

（3）原料气H2可通过反应 CH4(g) + H2O (g)CO(g) + 3H2(g) 获取，已知该反应中，当初始混合气中的 恒定时，温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如图所示：

①图中，两条曲线所表示压强的关系是：P1__________P2（填“＞”、“=”或“＜”）。

②其它条件一定，升高温度，氢气的产率会__________。（填“增大”，“减小”，“不变”）

（4）原料气H2还可通过反应CO(g) + H2O(g) CO2 (g) + H2(g) 获取。

①T ℃时，向容积固定为5L的容器中充入1 mol水蒸气和1 mol CO，反应达平衡后，测得CO的浓度为0.08 mol·L-1，该温度下反应的平衡常数K值为______________。

②保持温度仍为T ℃，容积体积为5L，改变水蒸气和CO的初始物质的量之比，充入容器进行反应，下列描述能够说明体系处于平衡状态的_____（填序号）。

A．容器内压强不随时间改变

B．混合气体的密度不随时间改变

C．单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a mol H2

D．混合气中n(CO) : n(H2O) : n(CO2) : n(H2) = 1 : 16 : 6 : 6

Answer 1

【答案】放热 A D （b ×10－7）/( a- b) ＜ 增大 2.25 C D

【解析】

(1)①根据平衡常数随温度的变化分析判断；②根据勒夏特列原理，改变影响平衡的条件之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动，否则勒夏特列原理不适用；

(2)根据电荷守恒结合c(NH4+)=c(Cl-)，计算溶液中的氢氧根离子浓度，根据氯离子浓度计算c(NH4+)，再利用物料守恒计算溶液中c(NH3·H2O)，最后计算NH3H2O的电离常数；

(3)依据图象采用定一议二的方法分析解答；

(4)①依据化学平衡三段式列式计算；②根据化学平衡状态的特征分析判断。

(1)①图表中平衡常数随温度升高减小，说明升高温度，平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正向是放热反应，故答案为：放热；

②A．增大压强，合成氨反应向着气体的系数和减小的方向进行，有利于合成氨，可以用平衡移动原理解释，故A正确；B．使用合适的催化剂只能加快反应速率，但是不会引起平衡的移动，不可以用平衡移动原理解释，故B错误；C．合成氨反应是放热的，升高温度，反应逆向移动，生产中需要升高温度至500°C左右是为了加快反应速率，提高催化活性，不可以用平衡移动原理解释，故C错误；D．使用过量的N2，合成氨反应正向移动，可以提高H2转化率，可以用平衡移动原理解释，故D正确；故选AD；

(2)常温时，将amol氨气溶于水后，再通入bmol氯化氢，溶液体积为1L，根据电荷守恒c(NH4+)+ c(H+)=c(Cl-)+ c(OH-)，溶液中c(NH4+)=c(Cl-)，故溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，溶液中c(NH4+)=c(Cl-)=bmolL-1，故混合后溶液中c(NH3·H2O)=amolL-1-bmolL-1=(a-b)mol/L，NH3H2O的电离常数Kb= ，故答案为：；

(3)①依据图象变化，相同温度下，CH4(g)+H2O (g)CO(g)+3H2(g)，反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向进行，甲烷平衡含量增大，所以P1＜P2，故答案为：＜；

②压强一定，升高温度，甲烷平衡含量减小，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应，因此，其它条件一定，升高温度，平衡正向移动，氢气的产率会增大，故答案为：增大；

(4)①依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度，℃时，向容积固定为5L的容器中充入1mol水蒸气和1mol CO，反应达平衡后，测得CO的浓度为0.08molL-1，

CO(g)+H2O(g)CO2 (g)+H2(g)

起始量(mol/L) 0.2 0.2 0 0

变化量(mol/L) 0.12 0.12 0.12 0.12

平衡量(mol/L) 0.08 0.08 0.12 0.12

则该温度下反应的平衡常数K==2.25，故答案为：2.25；

②化学平衡状态，反应的正逆反应速率相同，各成分含量保持不变分析选项，CO(g)+H2O(g)═CO2 (g)+H2(g)，反应是气体体积不变反应。A．反应过程中和平衡状态下压强相同，容器内压强不随时间改变，不能说明反应达到平衡状态，故A不符合；B．混合气体质量守恒，反应前后气体体积不变，反应过程中和平衡状态下，混合气体的密度不随时间改变，不能说明反应达到平衡状态，故B不符合；

C．单位时间内生成amolCO2的同时消耗amolH2，说明二氧化碳或氢气的正逆反应速率相同，说明反应达到平衡状态，故C符合；D．混合气中n(CO) : n(H2O) : n(CO2) : n(H2) = 1 : 16 : 6 : 6，依据反应前后气体物质的量相同，可以利用物质的量代替浓度计算浓度商和平衡常数比较，Qc==2.25=K，说明反应达到平衡状态，故D符合；故答案为：CD。