Question

氨气是生产氮肥、硝酸、纯碱等的重要原料。

（1）实验室模拟合成氨。在恒温恒容密闭容器中按照甲、乙、丙三种方式分别投料（单位是mol /L），平衡时测得甲容器中H₂的转化率为20%。

	N2	H2	NH3
甲	1	3	0
乙	0.5	1.5	1
丙	0	0	4

 

①平衡时甲容器中氨气的浓度为            。

②乙容器中开始反应时，v_逆     v_正(填＜、＞或＝)。

③达平衡时，甲、乙、丙三容器中NH₃的体积分数由大到小的顺序为                           。

（2）工业上以NH₃和CO₂为原料合成尿素[CO(NH₂)₂]，反应的化学方程式为：

2NH₃ (g)+ CO₂ (g) CO(NH₂)₂ (l) + H₂O (l)，该反应的平衡常数和温度关系如下：

T / ℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

 

①焓变ΔH_____0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在一定温度和压强下，若原料气中的NH₃和CO₂的物质的量之比（氨碳比）＝x，下图是氨碳比（x）与CO₂平衡转化率（α）的关系。α随着x增大而增大的原因是           。

③右图中的B点处，NH₃的平衡转化率为                     。

 

Answer 1

【答案】

(9分)（1）①0.4 mol/L(2分)  ②＞(1分)  ③丙＞甲＝乙(2分)

（2） ①＜(1分)   ②c(NH₃)增大，平衡正向移动(1分)     ③32%(2分)

【解析】

试题分析：（1）①氢气的转化率是20%，则甲中消耗氢气的浓度是3mol/L×20%＝0.6mol/L，则根据方程式N₂＋3H₂2NH₃可知，生成氨气的浓度是0.4mol/L。

②乙容器中如果1mol/L氨气完全转化为氮气和氢气，在氮气和氢气的浓度是1mol/L和3mol/L，因此甲和乙容器是等效的。所以乙容器中平衡是氨气的浓度是0.4mol/L，小于1mol/L，因此平衡向逆反应方向进行，即v_逆＞v_正。

③丙容器中相当于氮气和氢气的起始浓度是2mol/L和6mol/L，由于容器体积相等，所以丙容器相当于是在甲容器的基础上增大压强，平衡向生成氨气的方向移动，因此平衡时氨气的体积分数增大，则达平衡时，甲、乙、丙三容器中NH₃的体积分数由大到小的顺序为丙＞甲＝乙。

（2）①根据表中数据可知，随着温度的升高，反应的平衡常数逐渐减小。这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此正方应是放热反应，则焓变ΔH＜0。

②x值越大，即c(NH₃)增大，促使平衡向正反应方向移动，因此CO₂的转化率增大。

③根据图像可知，B点表示x＝4.0，CO₂的转化率是64%。设CO₂的物质的量是n，则氨气的物质的量是4n。反应中消耗CO₂的物质的量＝0.64n，则根据方程式可知，消耗氨气的物质的量＝0.64n×2＝1.28n，因此氨气的转化率＝×100%＝32%。

考点：考查等效平衡的应用；反应热判断以及可逆反应转化率计算等