Question

11．合成氨工业是基本无机化工之一，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料．已知在一定温度下，合成氨工业原料气H₂制备涉及以下两个反应：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）．
（1）判断反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）达到化学平衡状态的依据是BC（填编号）
A．容器内压强不变         B．混合气体中c（CO）不变
C．v_正（H₂）=v_逆（H₂O）    D．c（CO₂）=c（CO）
（2）在2L定容密闭容器中通入1mol  N₂（g）和3mol  H₂（g），发生反应：3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g），△H＜0，测得压强-时间图象如图甲，测得p₂=0.6p₁，此时温度与起始温度相同，在达到平衡前某一时刻（t₁）若仅改变一种条件，得到如图乙．

若图中n（NH₃）=1.6mol，则改变的条件是E（填字母）；若图中n（NH₃）＜1.6mol，则改变的条件是A（填字母）；此时该反应的平衡常数减小（填“增大”、“减小”、“不变”）
A．升温　　　B．降温　　　　C．加压　　　　　D．减压　　　　　E．加催化剂
（3）在第（2）小题的图甲中，平衡时氢气的转化率为80%，v（N₂）=0.08mol/（L•min）．

Answer 1

分析 （1）当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，据此解答，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（2）根据三段法建立关系，利用压强之比等于物质的量之比去求出氨气的物质的量，然后根据外界条件对速率和平衡的影响来判断平衡移动方向；根据温度对化学平衡常数的影响来分析；
（3）由（2）根据转化率=$\frac{转化量}{起始量}$×100%和v（N₂）=$\frac{△c}{△t}$计算即可；

解答 解：（1）A．反应前后气体的物质的量不变，温度一定，容器中压强始终不变，故压强不变，不能说明到达平衡状态，故A错误；
B．反应达到平衡状态时，各物质的浓度不变，混合气体中c（CO）不变说明到达平衡状态，故B正确；
C．v （H₂）_正=v （H₂O）_逆，不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比，说明到达平衡状态，故C正确；
D．平衡时二氧化碳与一氧化碳的浓度与转化率有关，c（CO₂）=c（CO）不能说明到达平衡，故D错误；
故答案为；BC；
（2）3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g），
投料　 3mol        1 mol           0
转化量 3x               x            2x
平衡量 3-3x          1-x           2x
反应前后的压强比等于物质的量比即（4-2x）：4=0.6，x=0.8，n（NH₃）=1.6 mol，
①若图中n（NH₃）=1.6mol，则平衡没移动，但速率加快，所以改变的条件是使用催化剂，故选：E；
②若图中n（NH₃）＜1.6mol，则平衡逆向移动，且速率加快，只能升高温度；该反应正反应为放热反应，升高温度平衡向吸热的方向移动，即逆向移动，所以平衡常数减小，
故答案为：E；A；减小；
（3）3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g），
投料　 3mol    1 mol          0
转化量 3x           x             2x
平衡量 3-3x     1-x             2x
反应前后的压强比等于物质的量比即（4-2x）：4=0.6，x=0.8，所以平衡时氢气的转化率=$\frac{转化量}{起始量}$×100%=$\frac{2.4mol}{3mol}$×100%=80%，v（N₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.8}{2}}{5}$=0.08mol/（L•min），故答案为：80%；0.08mol/（L•min）．

点评 本题借助于图象考查了化学反应速率、化学平衡的标志、化学平衡计算，化学平衡的影响因素等，题目难度中等，注意反应原理的掌握．