Question

合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义．（1）向合成塔中按物质的量之比l：4充入N2、H2进行氨的合成，

合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义．（1）向合成塔中按物质的量之比l：4充入N2、H2进行氨的合成，图A为T℃时平衡混合物中氨气的体积分数与压强（p）的关系图．①图A中氨气的体积分数为15%时，H2的转化率为______．②图B中T=450℃，则温度为500℃时对应的曲线是______（填“a”或“b”）．（2）合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得，反应的热化学方程式为CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）△H＞0，一定温度下，在体积为2L的恒容容器中发生上述反应，各物质的物质的量变化如表： 时间/min CH4（mol） H2O（mol） CO（mol） H2（mol） 0 0.40 1.00 0 0 5 x1 0.80 x2 0.60 7 0.20 y1 0.20 y2 10 0.21 0.81 0.19 0.64①分析表中数据，判断5min时反应是否处于平衡状态？______（填“是”或“否”），前5min反应的平均反应速率v（CH4）=______．②该温度下，上述反应的平衡常数K=______．③反应在7～10min内，CO的物质的量减少的原因可能是______（填字母）．a．减少CH4的物质的量 b．降低温度 c．升高温度 d．充入H2④若第7分钟时将容器压缩至1L，请在图C所示坐标系中画出从第7分钟到第11分钟建立新平衡时甲烷浓度随时间的变化曲线．

Answer 1

（1）①设N₂的转化率为x，
       N₂ +3H₂

催化剂

高温高压

   2NH₃
初始：1        4            0
变化：x        3x          2x 
平衡：1-x   4-3x         2x
氨气的体积分数为15.00%时，则

2x

2x+1?x+4?3x

×100%=15%
解得x=0.33，所以氢气的转化率=

0.33×3

4

×100%≈24.45%，故答案为：24.45%；
②对于反应 N₂+3H₂

催化剂

高温高压

2NH₃，△H＜0，当温度升高时，化学平衡向吸热热反应方向移动，即逆反应移动，所以氨气的体积分数减少，对应的曲线是a，
故答案为：a；
（2）①根据CO和H₂的物质的量的变化情况可以判断，5?7min之间反应是处于平衡状态，所以5min时反应是处于平衡状态；
前5min平均反应速率v（CH₄）=

△c

△t

=

0.4mol?0.2mol 2L

5min

=0.02mol/L?min^-1；
故答案为：是；0.02mol?min^-1；
②CH₄（g）+H₂O?CO（g）+3H₂（g）
起始（mol/L）  0.20      0.50       0       0
反应（mol/L）   0.10     0.10      0.10    0.30
平衡（mol/L）   0.10     0.40      0.10    0.30
该反应的平衡常数K=

0.303×0.10

0.10×0.40

=0.0675，
故答案为：0.0675；
③反应在7～10min之间，CO的物质的量减少，加入氢气能让平衡逆向移动，减少一氧化碳的浓度，故答案为：d；
④第7分钟末将容器的体积缩至1L，瞬间甲烷的浓度变为原来的2倍，压强增大，平衡向逆反应移动，甲烷浓度增大，但不可能完全转化，小于0.4mol/L，最终达到新的平衡，图为：，故答案为：；