Question

(14分)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N 2 、H 2 进行氨

(14分)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N 2 、H 2 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，H 2 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CH 4 (g)+H 2 O(g) CO(g)+3H 2 (g) △H>0，一定温度下，在体积为2 L的恒容容器中发生上述反应，各物质的物质的量变化如下表： ①分析表中数据，判断5 min时反应是否处于平衡状态? (填“是”或“否”)，前5 min反应的平均反应速率 v (CH 4 )= 。②该温度下，上述反应的平衡常数K= 。③反应在7~10 min内，CO的物质的量减少的原因可能是 (填字母)。a．减少CH 4 的物质的量 b．降低温度 c．升高温度 d．充入H 2 ④若第7分钟时将容器压缩至1L，请在下列坐标系中画出从第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。a

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Answer 1

(1) ①24.46% ②a　(2) ①是；0.02mol·L -1 ·min -1 ；②0.0675；③d ④

试题分析：（1）N 2 (g)  +3H 2 (g) 2NH 3 (g)    起始  a      4a 反应  x      3x       2x 平衡  a－x    4a－3x    2x 氨气的体积分数为 ，解得  ；氢气转化率为 =24.46%； 温度升高，平衡逆向移动，体积分数减小，故曲线为a。 （2）①5min时x 1 =x 2 =0.20mol，7min时CH 4 的量没有改变，说明5min时已达到平衡状态； v (CH 4 )=0.2mol÷2L÷5min=0.02mol/(L·min) ②K= =0.0675； ③7~10 min，氢气浓度增大，其他浓度均减小，平衡逆向移动，故为充入氢气； ④压缩容器体积，等效于增大压强，平衡向左移动，甲烷浓度增大，但CO和H 2 不可能完全转化成甲烷和水，0.2molCO和水最多生成甲烷0.2mol，所以平衡时甲烷浓度小于0.4mol/L。 点评：本题最后一问若利用平衡常数计算相当繁琐，可利用极端假设法思考出最终甲烷浓度最大值然后作出示意图。