题目内容

【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

0.036

0.010

0.0038

1)①写出工业合成氨的化学方程式_________

②由上表数据可知该反应为放热反应,理由是_________

③理论上,为了增大平衡时H2的转化率,可采取的措施是_________。(填序号)

a. 增大压强 b. 使用合适的催化剂

c. 升高温度 d. 及时分离出产物中的NH3

2)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含量的影响如下图所示:

图中,两条曲线表示压强的关系是:P1_____P2(填“=”)。

②该反应为________反应(填吸热放热)。

3)原料气H2还可通过反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)获取。T℃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0.08 mol·L-1

①平衡时CO的转化率为_________

②该温度下反应的平衡常数K值为_________

【答案】 随温度升高,反应的平衡常数K减小 ad 吸热 60 2.25

【解析】

1)①工业合成氨的化学方程式为:

②对于放热反应而言,升高温度,K值减小,表中的数据表明升高温度,K值在减小,所以可以推出该反应是放热反应;

a. 增大压强,平衡向正反应方向(气体体积减小的方向)移动移动,则H2的转化率增大,a正确;

b. 催化剂不影响平衡的移动,不会引起H2的转化率的改变,b错误;

c. 升高温度,平衡向逆反应方向(吸热反应方向)移动,则H2的转化率减小,c错误;

d. 及时分离出NH3,则NH3的浓度减小,平衡正向移动,H2的转化率增大,d正确;

故合理选项为ad

2)①温度相同时,压强由P1变为P2CH4的平衡含量升高,说明平衡逆向移动,由于该反应的逆反应是气体体积减小的反应,所以压强增大,即P1P2

②压强相同时,升高温度,CH4的平衡含量降低,说明平衡正向移动,则该反应是吸热反应;

3)该反应的三段式为(单位:mol·L-1):

CO (g)+

H2O(g)

CO2(g)+

H2(g)

1

1

1

1

0.2

0.2

0

0

0.12

0.12

0.12

0.12

0.08

0.08

0.12

0.12

CO的转化率为=60%;

K===2.25

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