Question

【题目】运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

I.氨为重要的化工原料，有广泛用途。

(1)合成氨中的氢气可由下列反应制取：

a. CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+216.4kJ/mol

b. CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=-41.2kJ/mol

则反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H= _____________。

(2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol、3mol，在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。

①恒压时，反应一定达到平衡状态的标志是_____________(填序号)

A.和的转化率相等 B.反应体系密度保持不变

C. 保持不变 D.

②P1_____P2 (填“<”或“>”或“=”或“不确定”，下同)；反应的平衡常数：B点_______D点。

③C点的转化率为________；在A、B两点条件下，该反应从开始到平衡时生成氮气的平均速率：υ(A)__________υ(B)。

Answer 1

【答案】+175.2kJ/mol BC < > 66.7% <

【解析】

(1)已知：a. CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+216.4kJ/mol

b. CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=-41.2kJ/mol

则将a+b可得CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H= (+216.441.2)kJ/mol=+175.2kJ/mol

答案为：+175.2kJ/mol

(2)①A.N2和H2的物料比为1:3，且按照1:3反应，则无论是否达到平衡状态，转化率都相等，不能用于判断是否达到平衡状态，故A错误；

B. 气体的总质量不变，恒压条件下，当反应体系密度保持不变时，说明体积不变，则达到平衡状态，故B正确；

C.比值为保持不变，说明氮气、氨气的浓度不变，能确定是否达到平衡状态，故C正确；

D. 因平衡常数等未知，，不能确定是否平衡状态，故D错误。

故答案为：BC；

②增大压强，平衡正向移动，平衡混合气体中氨气的百分含量增大，由图象可知P1<P2，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则反应平衡常数：B点>D点，

故答案为：<；>；

③起始时投入氮气和氢气分别为1mol、3mol,反应的方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，C点氨气的含量为50%，则

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始：1mol3mol0

转化：xmol3xmol2xmol

平衡：(1x)mol(33x)mol2xmol

则=50%，x=，

C点H2的转化率为×100%=66.7%，温度越高，反应速率越大，则v(A)<v(B)，

故答案为：66.7%；<；