Question

【题目】Ⅰ.据报道，我国在南海北部神狐海域进行的可燃冰（甲烷的水合物）试采获得成功。

（1）甲烷重整是提高甲烷利用率的重要方式，除部分氧化外还有以下二种：

水蒸气重整：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+205.9kJ·mol-1 ①

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2kJ·mol-1 ②

二氧化碳重整：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH3 ③

则反应①自发进行的条件是_______，ΔH3=_______kJ·mol-1。

Ⅱ.氮的固定一直是科学家研究的重要课题，合成氨则是人工固氮比较成熟的技术，其原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

（2）在不同温度、压强和相同催化剂条件下，初始时N2、H2分别为0.1mol、0.3mol时，平衡后混合物中氨的体积分数(ψ)如图所示。

①其中，p1，p2和p3由大到小的顺序是_______，其原因是_______。

②若分别用vA(N2)和vB(N2)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(N2)_______vB(N2)(填“”“”或“”。

③若在250℃、p1为105Pa条件下，反应达到平衡时容器的体积为1L，则该条件下B点N2的分压p(N2)为_______Pa(分压=总压×物质的量分数，保留一位小数)。

Answer 1

【答案】高温 +247.1 p1>p2>p3 增大压强化学平衡向正反应方向移动，故平衡混合物中氨的体积分数越大压强越大 < 8.3×103或8333.3

【解析】

I．(1)反应自发进行的条件是△H-T△S＜0，结合盖斯定律分析解答；

Ⅱ．(2)①由方程式N2+3H22NH3可知，增大压强，平衡正向移动，结合图象中氨的体积分数与压强的关系分析判断；②温度越大，压强越大，反应速率越大；③根据三段式，结合平衡分压=总压×气体物质的量分数计算。

I．(1)水蒸气重整：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H1=+205.9kJmol-1，△H＞0，△S＞0，满足△H-T△S＜0，则需要高温；水蒸气重整：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H1=+205.9kJmol-1 ①，CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H2=-41.2kJmol-1 ②，二氧化碳重整：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H3 ③，根据盖斯定律，将①+②得到反应③的热化学方程式：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H3=(+205.9kJmol-1)+(-41.2kJmol-1)=+247.1kJ/mol，故答案为：高温；+247.1；

II．(2)①由N2+3H22NH3可知，增大压强，平衡正向移动，由图象可知在相同温度下，平衡后混合物中氨的体积分数(φ)为p1＞p2＞p3，因此压强关系是p1＞p2＞p3，故答案为：p1＞p2＞p3；温度相同时，加压平衡正向移动，故压强越大平衡混合物中氨的体积分数越大；

②温度越大，压强越大，反应速率越大，p1＞p2，由图可知，B对应的温度、压强大，则反应速率大，故答案为：＜；

③

=0.667，x=0.08，若在250℃、p1为105Pa条件下，反应达到平衡时容器的体积为1L，则该条件下B点N2的分压p(N2)=105Pa×=8.3×103，故答案为：8.3×103。