Question

【題目】氨催化分解既可防治氨氣污染，又能得到氫能源，得到廣泛研究。

(1)已知：①反應I：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-1266.6 kJ·mol-1

②H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H2=-285.8 kJ·mol-1

③H2O(l)═H2O(g) ΔH3=+44.0 kJ·mol-1

則反應2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的反應熱△H=___。

(2)合成甲醇的反應為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2，在10 L恒容密閉容器中加入4 mol CO和8 mol H2，測得CO的平衡轉化率與溫度和壓強的關系如圖所示，200℃時n(H2)隨時間的變化如下表所示：

t/min	0	1	3	5
n(H2)/mol	8.0	5.4	4.0	4.0

①△H2_____(填“＞”“＜”或“＝”)0。

②下列說法正確的是_______(填標號）。

a.溫度越高，該反應的平衡常數(shù)越大

b.達平衡后再充入稀有氣體，CO的轉化率提高

c.容器內(nèi)氣體壓強不再變化時，反應達到最大限度

d.圖中壓強p1<p2

③03min內(nèi)用CH3OH表示的反應速率v(CH3OH)=___(保留三位小數(shù))。

④200℃時，該反應的平衡常數(shù)K=__。向上述200℃達到平衡的恒容密閉容器中再加入2 mol CO、2 mol H2、2 mol CH3OH，保持溫度不變，則化學平衡__(填“正向”、“逆向”或“不”)移動。

(3)體積相同的甲、乙兩個容器中，分別都充有等物質(zhì)的量的SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生反應：2SO2+O22SO3，并達到平衡，在這過程中，甲容器保持體積不變，乙容器保持壓強不變，若甲容器中SO2的轉化率為p%，則乙容器中SO2的轉化率（______________）

A. 等于p% B. 大于p% C. 小于p% D. 無法判斷

Answer 1

【答案】+92.1 kJ/mol ＜ cd 0.067 mol/(Lmin) 6.25 正向 B

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律，將已知的熱化學方程式疊加，可得待求反應的熱化學方程式；

(2)①溫度對平衡的影響因素為溫度升高，化學平衡向吸熱方向移動，如果正向移動，反應物的轉化率會升高；

②a．平衡常數(shù)表示反應進行的程度，當平衡正向移動時平衡常數(shù)增大；

b．達平衡后再充入稀有氣體，壓強增大，但不影響反應物和生成物的濃度，平衡不移動；

c．反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在進行的過程中，達到平衡前氣體總物質(zhì)的量在不斷變化；

d．在恒溫恒容的條件下，增大壓強，平衡向氣體總物質(zhì)的量減小的方向移動；

③先根據(jù)圖表計算在03 min內(nèi)CH3OH的變化濃度，再利用公式v=計算03 min內(nèi)v(CH3OH)；

④結合平衡狀態(tài)時各種物質(zhì)的濃度計算平衡常數(shù)K，向上述200℃達到平衡的恒容密閉容器中再加入2 mol CO、2 mol H2、2 mol CH3OH，保持溫度不變，根據(jù)此時濃度計算Qc=，再比較Qc與K的關系判斷平衡移動方向；

(3)甲為恒溫恒容，乙為恒溫恒壓，正反應是氣體體積減小的反應，平衡時混合氣體物質(zhì)的量減小，則平衡時甲中壓強小于乙中壓強，乙中平衡等效為在甲中平衡基礎上增大壓強，平衡正向移動。

(1)①4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=-1266.6 kJ·mol-1

②H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H2=-285.8 kJ·mol-1

③H2O(l)═H2O(g) ΔH3=+44.0 kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律計算[①-(②+③)×6]×，得到NH3分解為N2和H2的熱化學方程式：2NH3(g)N2(g)+3H2(g) 　△H=+92.1 kJ/mol；

(2)①由圖示可知在恒壓條件下，隨著溫度的升高，CO的轉化率降低，說明升高溫度平衡逆向移動，逆反應為吸熱反應，所以該反應的正反應為放熱反應，△H2＜0；

②a．反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)正方向為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，化學平衡常數(shù)減小，a錯誤；

b．達平衡后再充入稀有氣體，壓強增大，但由于反應體系中任何一種物質(zhì)的濃度不變，所以化學平衡不移動，CO的轉化率不變，b錯誤；

c．反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在進行的過程中，達到平衡前氣體總物質(zhì)的量在不斷變化，當容器內(nèi)氣體壓強不再變化時，說明混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變，反應達到平衡，即反應達到最大限度，c正確；

d．該反應的正反應物是氣體體積減小的反應，在恒溫恒容的條件下，增大壓強，平衡向正方向移動，CO的轉化率增大，即圖中壓強p1＜p2，d正確；

故合理選項是cd；

③根據(jù)圖示可知：在03 min內(nèi)H2的物質(zhì)的量變化4.0 mol，則會同時消耗2.0 mol CO，反應產(chǎn)生2.0 mol CH3OH，則v(CH3OH)= =0.067 mol/(Lmin)；

④由③可知反應在3 min時已經(jīng)達到平衡狀態(tài)，此時c(H2)=(8.0-4.0)mol÷10 L=0.4 mol/L，c(CO)=0.2 mol/L，c(CH3OH)=0.2 mol/L，則根據(jù)平衡常數(shù)含義，可得200℃時平衡常數(shù)K==6.25；向上述200℃達到平衡的恒容密閉容器中再加入2 mol CO、2 mol H2、2 mol CH3OH，此時各物質(zhì)的濃度為c(CO)=0.2 mol/L，c(H2)=0.6 mol/L，c(CH3OH)=0.4 mol/L，保持溫度不變，則化學平衡不變，此時Qc==2.78<6.25=K，則此時平衡應向正反應方向移動；

(3)甲為恒溫恒容，乙為恒溫恒壓，由于該反應的正反應是氣體體積減小的反應，平衡時混合氣體物質(zhì)的量減小，則平衡時甲中壓強小于乙中壓強，乙中平衡等效為在甲中平衡基礎上增大壓強，增大壓強，化學平衡正向移動，則乙的SO2的轉化率將大于甲的SO2的轉化率，若甲容器中SO2的轉化率為p%，所以乙中容器中SO2的轉化率大于P%，故合理選項是B。