Question

14．I．化工工业中常用乙苯脱氢的方法制备苯乙烯．
已知某温度下：
反应①：CO₂（g）+H₂（g）→CO（g）+H₂O（g），△H=+41.2kJ/mol；
反应②：（g）→（g）+H₂（g），△H=+117.6kJ/mol；
①②的化学反应平衡常数分别为K₁、K₂，
（1）请写出二氧化碳氧化乙苯制备苯乙烯的热化学反应方程式CO_2（g）++CO_（g）+H₂O_（g） △H=+158.8 kJ/mol
该反应的化学平衡常数K=K₁•K₂（用K₁、K₂表示）
（2）恒温恒容条件下，反应①达到平衡后；t₁时刻通入少量CO₂；请在图中画出t₁之后的正逆反应曲线，并作出标注．

Ⅱ．一定的条件下，合成氨反应为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．图1表示在此反应过程中的能量的变化，图2表示在2L的密闭容器中反应时N₂的物质的量随时间的变化曲线．图3表示在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响．

（3）升高温度，该反应的平衡常数减小（填“增大”或“减小”或“不变”）．
（4）由图2信息，计算10min内该反应的平均速率v（H₂）=0.045mol/（L•min），从11min起其它条件不变，压缩容器的体积，则n（N₂）的变化曲线为d（填“a”或“b”或“c”或“d”）
（5）图3  a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N₂的转化率最高的是c点，温度T₁＜T₂（填“＞”或“=”或“＜”）

Answer 1

分析 I．（1）根据盖斯定律，结合已知方程式计算反应热，然后写热化学方程式；方程式相加时，总平衡常数等于分方程的平衡常数之积；
（2）恒温恒容条件下，反应①达到平衡后；t₁时刻通入少量CO₂，则正反应速率瞬间增大，逆反应速率逐渐增大；
Ⅱ．（3）①由图象1分析，反应是放热反应，依据化学方程式和能量变化分析计算放出热量，依据影响平衡常数因素和平衡移动原理分析；
（4）分析图象变化量，计算氮气的反应速率，结合反应速率之比等于系数之比计算得到氢气速率，依据化学反应速率概念计算得到，缩体积，增大压强，平衡向正反应移动，改变瞬间n（N₂）不变，达平衡是n（N₂）减小；
（5）图3表示平衡时氨气含量与氢气起始物质的量关系，曲线上各点都处于平衡状态，达平衡后，增大氢气用量，氮气的转化率增大；
由图3可知，氢气的起始物质的量相同时，温度T₁平衡后，氨气的含量更高，该反应为放热反应，降低温度平衡向正反应移动，故温度T₁＜T₂，据此解答；

解答 解：（1）已知反应①：CO_2（g）+H_2（g）→CO_（g）+H₂O_（g）△H=+41.2kJ/mol；
反应②：（g）→（g）+H₂（g）△H=+117.6kJ/mol；
根据盖斯定律：①+②，得 CO_2（g）++CO_（g）+H₂O_（g） △H=+41.2+117.6=+158.8kJ/mol，
反应①与②相加得总方程，则总方程的平衡常数等于分方程的平衡常数之积，即K=K₁•K₂，
故答案为：CO_2（g）++CO_（g）+H₂O_（g） △H=+158.8 kJ/mol；K₁•K₂；
（2）恒温恒容条件下，反应①达到平衡后；t₁时刻通入少量CO₂，则正反应速率瞬间增大，逆反应速率逐渐增大，其t₁之后的正逆反应曲线为：，故答案为：；

Ⅱ．（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反应的焓变△H=-（600KJ/mol-508KJ/mol）=-92KJ/mol；图2分析可知反应进行的氮气的起始量为0.6mol，反应过程中消耗氮气物质的量为0.3mol，依据热化学方程式计算得到反应过程中放热=92KJ/mol×0.3mol=27.6KJ；
图象1分析可知反应是放热反应，反应物能量高于生成物能量，温度升高平衡逆向进行，平衡常数减小，故答案为：减小；
（4）图象分析2L的密闭容器中，V（N₂）=$\frac{1}{3}$V（H₂）=$\frac{\frac{0.6mol-0.3mol}{2L}}{10min}$=0.015mol/L•min，V（H₂）=0.045mol/L•min；
从11min起其它条件不变，压缩容器的体积为1L，压强增大，平衡正向进行，瞬间氮气物质的量不变，随平衡正向进行，氮气物质的量减小，则n（N₂）的变化曲线d符合；
故答案为：0.045mol/L•min；d；
（5）图3表示平衡时氨气含量与氢气起始物质的量关系，曲线上各点都处于平衡状态，故a、b、c都处于平衡状态，达平衡后，增大氢气用量，氮气的转化率增大，故a、b、c三点中，c的氮气的转化率最高；
由图3可知，氢气的起始物质的量相同时，温度T₁平衡后，氨气的含量更高，该反应为放热反应，降低温度平衡向正反应移动，故温度T₁＜T₂，温度越高化学平衡越低，故K₁＞K₂；
故答案为：c；＜．

点评 本题考查热化学方程式书写，化学平衡影响因素分析判断，图象分析方法应用等知识，综合性较大，难度中等，是对知识的综合运用，需要学生具有扎实的基础知识．