题目内容

恒温恒容的条件下,在密闭容器中按不同方式投入反应物,均达到平衡,测得平衡时的有关数据如下(已知:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H=-92.4kJ?mol-1):
容  器
反应物投入量 1molN2、3molH2 2molNH3 4molNH3
平衡时NH3的浓度(mol?L-l ) c1 c2 c3
反应的能量变化 放出Q1kJ 吸收Q2kJ 吸收Q3kJ
体系压强(Pa) p1 p2 p3
反应物转化率 a1 a2 a3
下列说法一定正确的是(  )
①c1=c2 ②c3=2c2 ③Q1=Q2 ④Q1+Q2=92.4 ⑤p1=p2 ⑥a2>a3
A、①④⑤⑥B、①③⑤⑥
C、①②③⑥D、②③⑤⑥
分析:甲容器反应物投入1molN2、3molH2,乙容器反应物投入量2molNH3,恒温且乙容器容积和甲容器相同,则甲容器与乙容器是等效平衡;
甲容器反应物投入1molN2、3molH2,丙容器反应物投入量4molNH3,采用极限转化法转化为反应物为2molN2、6molH2,是甲中的二倍,如果恒温且丙容器容积是甲容器2倍,则甲容器与丙容器也是等效平衡;所以丙所到达的平衡,可以看作在恒温且容积是甲容器两倍条件下,到达平衡后,再压缩体积为与甲容器体积相等所到达的平衡;据此分析平衡移动.
解答:解:①甲容器内的平衡与乙容器内平衡是等效平衡,所以平衡时NH3的浓度相等,即c1=c2,故①正确;
②丙容器反应物投入量4molNH3,是乙的二倍,相当于增大压强,平衡正移,所以丙中氨气的浓度大于乙中氨气浓度的二倍,即c3>2c2,故②错误;
③甲容器反应物投入1molN2、3molH2,乙容器反应物投入量2molNH3,达到平衡时氨气浓度相同,由于两个反应进行的方向不同,所以转化率不同,因此热效应不同,即Q1≠Q2,故③错误;
④乙中开始投入2molNH3,则甲与乙是等效的,甲与乙的反应的能量变化之和为92.4kJ,故a+b=92.4,故④正确;
⑤甲容器内的平衡与乙容器内平衡是等效平衡,所以平衡时两个容器内总物质的量相同,则压强相同,即p1=p2,故⑤正确;
⑥丙容器反应物投入量4molNH3,是乙的二倍,相当于增大压强,平衡正移,所以丙中逆向进行的转化率小,即a2>a3,故⑥正确;
故正确的有①④⑤⑥;
故选:A.
点评:本题考查化学平衡影响因素、等效平衡、化学平衡的计算,题目计算量较大,难度较大,关键是构建平衡建立的等效途径.
练习册系列答案
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我国有丰富的天然气资源.以天然气为原料合成尿素的主要步骤如图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出):

(1)“造合成气”发生的热化学方程式是CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g);△H>0
在恒温恒容的条件下,欲提高CH4的反应速率和转化率,下列措施可行的是
BD
BD

A、增大压强    B、升高温度  C、充入He气    D、增大水蒸气浓度
(2)“转化一氧化碳”发生的方程式是H2O(g)+CO(g)?H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下:
温度/℃ 400 500 800
平衡常数K 9.94 9 1
提高氢碳比[n(H2O)/n(CO)],K值
不变
不变
(填“增大”、“不变”或“减小”);若该反应在400℃时进行,起始通入等物质的量的H2O和CO,反应进行到某一时刻时CO和CO2的浓度比为1:3,此时v(正)
v(逆)(填“>”、“=”或“<”).
(3)有关合成氨工业的说法中正确的是
A
A

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B、合成氨工业中使用催化剂能提高反应物的利用率
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(4)生产尿素过程中,理论上n(NH3):n(CO2)的最佳配比为
2:1
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,而实际生产过程中,往往使n(NH3):n(CO2)≥3,这是因为
有利于提高CO2的转化率,且NH3极易溶于水,便于分离、回收利用
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(5)当甲烷合成氨气的转化率为60%时,以3.0×108L甲烷为原料能够合成
4.8×108
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