Question

5．合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
一种工业合成氨的简易流程图如下：

（1）在密闭容器中，使2mol N₂和6mol H₂混合发生下列反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）（正反应为放热反应）当反应达到平衡时，N₂和H₂的浓度比是1：3．升高平衡体系的温度（保持体积不变），该反应逆向移动（填“逆向移动”正向移动”或“不移动”）．
（2）氨水、氯水中均存在多种微粒和多个平衡，请写出氯水中存在的一个化学平衡反应的离子方程式Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO．
（3）步骤Ⅱ中制氢气原理如下：
①CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=+206.4kJ•mol^-1
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ•mol^-1
对于反应①，一定可以提高平衡体系中H₂百分含量，又能加快反应速率的措施是a．
a．升高温度                 b．增大压强     c．加入催化剂               d．降低压强
利用反应②，将CO进一步转化，可提高H₂产量．若2mol CO和H₂的混合气体（H₂的体积分数为80%）与H₂O反应，得到2.28mol CO、CO₂和H₂的混合气体，则CO转化率为70%．

Answer 1

分析 （1）依据起始量氮气和氢气物质的量之比等于反应之比分析判断；反应是放热反应，升温平衡逆向进行；
（2）氯水是氯气的水溶液，其中氯气与水发生了反应，氯气与水的反应是可逆反应；
（3）反应①为吸热反应，升高温度，正向移动，氢气的百分量提高；依据平衡移动原理和影响反应速率因素分析判断；依据化学平衡三段式列式计算，根据转化率的表达式计算．

解答 解：（1）依据起始量氮气和氢气物质的量之比等于反应之比分析判断，在密闭容器中，使2molN₂和6molH₂混合发生反应，应物起始量之比等于化学方程式中的反应之比，所以平衡浓度为1：3；合成氨的反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热方向移动，即逆方向，
故答案为：1：3； 逆向移动；
（2）氯水是氯气与水的混合液，其中氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，该反应是可逆反应，离子反应为Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，
故答案为：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO；
（3）反应①是个体积增大的吸热反应，升高温度，反应速率加快，反应正向移动，氢气含量增多，a正确，增大压强平衡逆向移动，氢气含量降低，b错误，催化剂加快反应速率，但平衡不移动，c错误，降低压强，反应速率减慢，d错误，选a；
2mol CO和H₂的混合气体（H₂的体积分数为80%）中 H₂为：2mol×80%=1.6mol，CO的物质的量为：0.4mol，与H₂O反应，得到2.28mol CO、CO₂和H₂的混合气体，该反应前后气体体积不变，增加的部分应该是起始的水蒸气的物质的量为：2.28mol-2mol=0.28mol，设转化的一氧化碳的物质的量为x，则
            CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 0.4  0.28            0            1.6
变化量（mol） x       x               x            x
平衡量（mol）0.4-x   0.28-x      x           x+1.6
则：0.4-x+x+x+1.6=2.28，
x=0.28mol
则CO转化率为：0.28mol/0.4mol×100%=70%，
故答案为：a；70%．

点评 本题考查了化学平衡影响因素、化学平衡的计算，题目难度中等，注意化学平衡的计算方法，明确化学平衡及其影响因素．