Question

工业合成氨的反应为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0某实验将3.0mol N₂（g）和4.0mol H₂（g）充入容积为10L的密闭容器中，在温度T₁下反应．测得H₂的物质的量随反应时间的变化如图所示．

（1）反应开始3min内，H₂的平均反应速率为______
（2）计算该条件下合成氨反应的化学平衡常数（写出计算过程，结果保留2位有效数字）______．
（3）仅改变温度为T₂（ T₂小于T_I）再进行实验，请在答题卡框图中画出H₂的物质的量随反应时间变化的预期结果示意图______．
（4）在以煤为主要原料的合成氨工业中，原料气氢气常用下述方法获得：
①C+H₂O（g）CO+H₂；②CO+H₂O（g）CO₂+H₂；
已知CO（g）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0KJ/mol；
H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）△H=-285.8KJ/mol；
写出上述CO与H₂O（g）反应的热化学方程式：______
（5）合成氨工业中，原料气（N₂，H₂混有少量CO，NH₃）在进入合成塔之前，用醋酸二氨合铜（I）溶液来吸收CO其反应为：
CH₃COO[Cu（NH₃）₂]+CO+NH₃?CH₃COO[Cu（NH₃）₃]?CO△H＜0写出提高CO吸收率的其中一项措施：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据v=计算反应速率；
（2）计算平衡时各物质的浓度，根据平衡常数表达式计算；
（3）画图要点：①T₁→T₂，降低温度，则反应速率减小，单位时间内消耗氢气的物质的量减小，达到平衡时间增大；②由于正反应是放热反应，降低温度平衡向正反应方向移动，则平衡时氢气的物质的量减小；
（4）利用盖斯定律计算；
（5）反应为放热反应，可增大压强、降低温度等方法使平衡向正反应方向移动．
解答：解：（1）反应开始3min内，氢气的物质的量1.6mol，则v（H₂）==0.080mol/（L?min），
故答案为：0.080mol/（L?min）；
（2）由图象可知，平衡时H₂的浓度0.10 mol/L，则：
                   N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始浓度（mol/L） 0.30     0.40        0
转化浓度（mol/L）  0.10     0.30      0.20
平衡浓度（mol/L） 0.20     0.10       0.20
 K===2.0×10² （L/mol）²；
故答案为：2.0×10² （L/mol）²；
（3）T₁→T₂，降低温度，则反应速率减小，单位时间内消耗氢气的物质的量减小，达到平衡时间增大；
由于正反应是放热反应，降低温度平衡向正反应方向移动，则平衡时氢气的物质的量减小，则图象为，
故答案为：；
（4）根据盖斯定律，第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式，则CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=+2.8kJ/mol，故答案为：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=+2.8kJ/mol；
（5）由于CH₃COO[Cu（NH₃）₂]+CO+NH₃?CH₃COO[Cu（NH₃）₃]?CO的反应是放热反应，增大压强、降低温度、通入氨气或分离出CH₃COO[Cu（NH₃）₃]?CO等措施，都能使平衡向正反应方向移动，提高CO的吸收率或转化率，
故答案为：增大压强、降低温度、通入氨气或分离出CH₃COO[Cu（NH₃）₃]?CO（任写一点）．
点评：本题综合考查化学反应速率与化学平衡以及化学反应与能量等问题，本题的易错点为（3），注意温度对平衡移动的影响，题目难度中等．