题目内容
工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：
（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H2O（g）?CO2+H2
①t℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气．反应建立平衡后，体系中c（H2）=0.12mol?L-1．该温度下此反应的平衡常数K=______ （填计算结果）．
②保持温度不变，向上述平衡体系中再加入0.1molCO，当反应重新建立平衡时，水蒸气的转化率α（H2O）=______．
（2）合成塔中发生反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H＜0．下表为不同温度下该反应的平衡常数．由此可推知，表中
T1______573K（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）NH3和O2在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应：4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）△H=-905kJ?mol-1，不同温度下NO产率如右图所示．温度高于900℃时，NO产率下降的原因______．
（4）废水中的N、P元素是造成水体富营养化的关键因素，农药厂排放的废水中常含有较多的NH4+和PO43-，一般可以通过两种方法将其除去．
①方法一：将Ca（OH）2或CaO 投加到待处理的废水中，生成磷酸钙，从而进行回收．当处理后的废水中c（Ca2+）=2×10-7 mol/L时，溶液中c（PO43-）=______mol/L．
（已知Ksp[Ca3（PO4）2]=2×10-33）
②方法二：在废水中加入镁矿工业废水，就可以生成高品位的磷矿石-鸟粪石，反应的方程式为Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4↓．该方法中需要控制污水的pH为7.5～10，若pH高于10.7，鸟粪石的产量会大大降低．其原因可能为______．与方法一相比，方法二的优点为______．
解：（1）①根据题意：CO+H2O（g）?CO2 +H2
初始浓度：0.2 0.3 0 0
变化浓度：0.12 0.12 0.12 0.12
平衡时的浓度：0.08 0.18 0.12 0.12 则K=
=
=1，
故答案为：1；
②保持温度不变，向上述平衡体系中再加入0.1molCO，相当于充入0.3molCO和0.3mol水蒸气，设H2O的转化了xmol
CO+H2O（g）?CO2 +H2
起始：0.3 0.3 0 0
转化：x x x x
平衡0.3-x 0.3-x x x 则K==
=1，x=0.15，水蒸气的总转化率α（H2O）=
×100%=50%，
故答案为：50%；
（2）对于放热反应，温度越高，则化学平衡逆向移动，合成塔中发生反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H＜0，正反应为放热反应，化学平衡逆向移动，导致平衡常数减小，所以T1＜573K，
故答案为：＜
（3）对于放热反应，温度升高，则化学平衡向逆向移动，反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H＜0，正反应为放热反应，所以氨气的产率减小，
故答案为：温度高于900℃时，平衡向左移动；
（4）①废水中c（Ca2+）=2×10-7 mol/L时，根据Ksp[Ca3（PO4）2]=c3（Ca2+）×c2（PO43-）=8.0×10-21×c2（PO43-）=2.0×10-33，解得c（PO43-）=5.0×10-7mol?L-1，
故答案为：5×10-7；
②若pH高于10.7，鸟粪石的产量会大大降低，可能是溶液中的Mg2+、NH4+会与OH-反应，平衡向逆反应方向移动，方法二能同时除去废水中的氮，充分利用了镁矿工业废水，
故答案为：当pH高于10.7时，溶液中的Mg2+、NH4+会与OH-反应，平衡向逆反应方向移动；能同时除去废水中的氮，充分利用了镁矿工业废水；
分析：（1）①根据平衡常数表达式以及各种物质的浓度知识来回答；
②根据CO+H2O（g）?CO2+H2，和各种物质的浓度进行计算；
（2）根据温度和平衡常数间的关系以及平衡常数受温度的影响情况解答；
（3）对于放热反应，温度升高，则化学平衡向逆向移动；
（4）①根据Ksp[Ca3（PO4）2]=2.0×10-33计算；
②若pH高于10.7，鸟粪石的产量会大大降低，可能是溶液中的Mg2+、NH4+会与OH-反应；方法二能同时除去废水中的氮；
点评：本题主要考查了工业合成氨与制备硝酸，重点考查了平衡常数的计算，综合性强，难度较大，可以根据所学知识进行回答，平时注意相关能力的培养．
初始浓度：0.2 0.3 0 0
变化浓度：0.12 0.12 0.12 0.12
平衡时的浓度：0.08 0.18 0.12 0.12 则K=
==1，故答案为：1；
②保持温度不变，向上述平衡体系中再加入0.1molCO，相当于充入0.3molCO和0.3mol水蒸气，设H2O的转化了xmol
CO+H2O（g）?CO2 +H2
起始：0.3 0.3 0 0
转化：x x x x
平衡0.3-x 0.3-x x x 则K=
==1，x=0.15，水蒸气的总转化率α（H2O）=×100%=50%，故答案为：50%；
（2）对于放热反应，温度越高，则化学平衡逆向移动，合成塔中发生反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H＜0，正反应为放热反应，化学平衡逆向移动，导致平衡常数减小，所以T1＜573K，
故答案为：＜
（3）对于放热反应，温度升高，则化学平衡向逆向移动，反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H＜0，正反应为放热反应，所以氨气的产率减小，
故答案为：温度高于900℃时，平衡向左移动；
（4）①废水中c（Ca2+）=2×10-7 mol/L时，根据Ksp[Ca3（PO4）2]=c3（Ca2+）×c2（PO43-）=8.0×10-21×c2（PO43-）=2.0×10-33，解得c（PO43-）=5.0×10-7mol?L-1，
故答案为：5×10-7；
②若pH高于10.7，鸟粪石的产量会大大降低，可能是溶液中的Mg2+、NH4+会与OH-反应，平衡向逆反应方向移动，方法二能同时除去废水中的氮，充分利用了镁矿工业废水，
故答案为：当pH高于10.7时，溶液中的Mg2+、NH4+会与OH-反应，平衡向逆反应方向移动；能同时除去废水中的氮，充分利用了镁矿工业废水；
分析：（1）①根据平衡常数表达式以及各种物质的浓度知识来回答；
②根据CO+H2O（g）?CO2+H2，和各种物质的浓度进行计算；
（2）根据温度和平衡常数间的关系以及平衡常数受温度的影响情况解答；
（3）对于放热反应，温度升高，则化学平衡向逆向移动；
（4）①根据Ksp[Ca3（PO4）2]=2.0×10-33计算；
②若pH高于10.7，鸟粪石的产量会大大降低，可能是溶液中的Mg2+、NH4+会与OH-反应；方法二能同时除去废水中的氮；
点评：本题主要考查了工业合成氨与制备硝酸，重点考查了平衡常数的计算，综合性强，难度较大，可以根据所学知识进行回答，平时注意相关能力的培养．
练习册系列答案
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CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ?mol-1
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=1的条件下，应控制的最佳温度在 左右．
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（2）合成塔中发生反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0．下表为不同温度下该反应的平衡常数．由此可推知，表中T1
| T/℃ | T1 | 300 | T2 |
| K | 1.00×107 | 2.45×105 | 1.88×103 |
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CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ?mol-1
CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ?mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为
（5）某研究小组在实验室以“Ag-ZSM-5”为催化剂，测得将NO转化为N2的转化率随温度变化情况如下图．据图分析，若不使用CO，温度超过775℃，发现NO的转化率降低，其可能的原因为
| n(NO) |
| n(CO) |