Question

【题目】合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径，其研究来自正确的理论指导，合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如表:

温度(℃)	360	440	520
K值	0.036	0.010	0.0038

（1）①由上表数据可知该反应的△H_____0(填填“>”、“”或“<”)。

②下列措施能用勒夏特列原理解释是______(填序号)。

a.增大压强有利于合成氨 b.使用合适的催化剂有利于快速生成氨

c.生产中需要升高温度至500℃左右 d.需要使用过量的N2，提高H2转化率

（2）0.2mol NH3溶于水后再与含有0.2mol H2SO4的稀溶液完全反应放热Q kJ，请你用热化学方程式表示其反应式_________________。

（3）原料气H2可通过反应CH4 (g) +H2O (g)CO (g) +3H2(g) 获取，已知该反应中，当初始混合气中的恒定时，温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如图所示:

①图中，两条曲线表示压强的关系是: P1__P2(填“>”、“=”或“<”)。

②其它条件一定，升高温度，氢气的产率会______(填“增大”，“减小”或“不变”)。

（4）原料气H2还可通过反应CO (g) +H2O (g)CO2 (g) +H2(g) 获取。T℃时，向容积固定为5L的容器中充入1mol H2O (g) 和1mol CO，反应达平衡后，测得CO的浓度0.08 mol/L，该温度下反应的平衡常数K值为_________。

Answer 1

【答案】< ad NH3H2O(aq)+H2SO4(aq)=NH4HSO4(aq)+H2O(l)△H=-5QkJmol-1 < 增大 (或2.25)

【解析】

(1)①依据图标数据分析，平衡常数随温度升高减小，平衡逆向进行说明反应是放热反应；②勒夏特列原理为：如果改变影响平衡的条件之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动，使用勒夏特列原理时，该反应必须是可逆反应，否则勒夏特列原理不适用；

(2)根据热化学方程式的书写方法以及热化学方程式的意义来回答；

(3)①依据图象变化分析，相同温度下，CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，反应是气体体积增大的反应，压强越大，平衡逆向进行，甲烷平衡含量越高；

②压强一定，温度升高，甲烷平衡含量减小，平衡正向进行，依据平衡移动原理分析判断；

(5)依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到。

(1)①图表中平衡常数随温度升高减小，说明平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正向是放热反应，即此反应的△H<0；

②a．增大压强，合成氨反应向着气体的系数和减小的方向进行，有利于合成氨，可以用平衡移动原理解释，故a正确；

b．使用合适的催化剂只能加快反应速率，但是不会引起平衡的移动，不可以用平衡移动原理解释，故b错误；

c．合成氨反应是放热的，升高温度，反应逆向移动，生产中需要升高温度至500°C左右是为了加快反应速率，提高催化活性，不可以用平衡移动原理解释，故c错误；

d．使用过量的N2，合成氨反应正向移动，可以提高H2转化率，可以用平衡移动原理解释，故d正确；

故答案为ad；

(2)0.2mol氨气溶于水后再与含有0.2mol硫酸的溶液反应放热Q kJ，则1mol氨气溶于水后再与含有硫酸的溶液反应放热5Q kJ，即NH3H2O(aq)+H2SO4(aq)=NH4HSO4(aq)+H2O(l) △H= -5Q kJmol-1；

(3)①依据图象变化分析，相同温度下，CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，反应是气体体积增大的反应，压强越大，平衡逆向进行，甲烷平衡含量越高，所以P2＞P1；

②压强一定，温度升高，甲烷平衡含量减小，平衡正向进行，反应是吸热的，条件一定，升高温度，氢气的产率会增大；

(4)①依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度，℃时，向容积固定为5L的容器中充入1mol水蒸气和1mol CO，反应达平衡后，测得CO的浓度为0.08molL-1，

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始量(mol/L) 0.2 0.2 0 0

变化量(mol/L) 0.12 0.12 0.12 0.12

平衡量(mol/L) 0.08 0.08 0.12 0.12

则该温度下反应的平衡常数K===2.25。