Question

Ⅰ.利用CO₂和CH₄重整可制合成气(主要成分为CO、H₂)，已知重整过程中部分反应的热化学方程式为：

   ① CH₄(g) = C(s)+2H₂(g)          △H= + 75.0 kJ·mol^—1

   ② CO₂(g)+H₂(g)= CO(g)+H₂O(g)    △H = + 41.0 kJ·mol^—1

   ③ CO(g)+H₂(g) = C(s)+H₂O(g)    △H = -131.0 kJ·mol^—1

   反应CO₂(g)+CH₄(g) = 2CO(g)+2H₂(g)的△H =___________kJ·mol^—1。

II．用CO合成尿素的反应为：2NH₃(g) + CO(g)CO(NH₂)₂(g) + H₂(g) ΔH ＜0。

  （1）T ℃时，向体积为2 L的恒容密闭容器中，充入2 molNH₃和1 mol CO发生反应。

   ① 5 min时反应达到平衡状态，CO的转化率为80%，则5 min内NH₃的平均反应速率为________，此温度下反应的平衡常数K的值为 ____________ 。

   ②对该反应，下列说法正确的是______（填字母）。

    A．若容器内气体密度不变，则表明反应达到平衡状态

    B．反应达到平衡后，其它条件不变，升高温度，尿素的百分含量增大

    C．反应达到平衡后，其它条件不变，在原容器中充入一定量氦气，CO的转化率不变

    D．反应达到平衡后，其它条件不变，充入一定量NH₃，平衡向正反应方向移动，但K值不变

  （2）若保持恒温恒容条件，将物质的量之和为3 mol的NH₃和CO以不同的氨碳比进行反应，结果如图所示：若图中c表示平衡体系中尿素的体积分数，则b表示________的转化率。当尿素含量最大时,则=______，此时，对于该反应既能增大反应速率又能提高尿素体积分数的措施为_____。

Ⅲ.下图是铬酸银(Ag₂CrO₄)T ℃时，在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线。

  （1）向饱和Ag₂CrO₄溶液中加入固体K₂CrO₄______（填“能”或“不能”）使溶液由Y点变为X点

  （2）图中ɑ = _________ 。

Answer

+247 0.16mol·L−1·min−1 40 CD NH3 2或2:1 按物质的量之比为 2∶1 再加入 NH3 和 CO增大压强 不能 ×10－4（或1.4×10－4）

【解析】Ⅰ.根据盖斯定律可得①+②-③可得反应：CO2(g)+CH4(g) = 2CO(g)+2H2(g)则△H =△H1+△H2 -△H3=+75.0 kJ·mol—1+41.0 kJ·mol—1-（-131.0 kJ·mol—1）=+247.0 kJ·mol—1；

II．（1）平衡时CO的转化率为80%，则平衡时CO的物质的量为0.2mol

2NH3(g) + CO(g)CO(NH2)2(g) + H2(g)

开始时的浓度/mol/L 1 0.5 0 0

改变的浓度/mol/L 0.8 0.4 0.4 0.4

平衡时的浓度/mol/L 0.2 0.1 0.4 0.4

①5 min内NH3的平均反应速率为=0.16mol/(L•min)，此温度下反应的平衡常数K==40；

②A、参与反应的物质都是气体，气体的总质量保持不变，在恒容密闭容器中，反应的密度始终保持不变，故容器内气体密度不变不能说明反应达到平衡状态，选项A错误；B、该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，尿素的百分含量降低，选项B错误；C、反应达到平衡后，其它条件不变，在原容器中充入一定量氦气，参与反应的物质的总压不变，平衡不移动，CO的转化率不变，选项C正确；D、反应达到平衡后，其它条件不变，充入一定量NH3，反应物的浓度增大，平衡向正反应方向移动，但温度不变，K值不变，选项D正确；答案选CD。

（2）根据图像信息可知，NH3和CO以不同的氨碳比进行反应，随差氨碳比的增大，氨气的转化率降低，且当氨碳比为2：1时，按题干（1）的条件达平衡时氨气和CO的转化率都为80%，符合图像，故b表示氨气的转化率；当=2时，尿素含量最大, 再加入 NH3 和 CO或增大压强都能使化学反应速率增大且能使平衡向正方向移动，提高尿素的体积分数；

Ⅲ. （1）向饱和Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4，c(CrO42—)增大，则c(Ag＋)降低，而X点与Y点的c(Ag＋)相同，故不能使溶液由Y点变为X点；

（2）T ℃时，图中Ksp=c2(Ag+)•c(CrO42—)=(1×10-3mol/L)2×1×10-5mol/L=1×10-11(mol/L)3,Z点c(CrO42—)=5×10-4mol/L，根据Ksp=c2(Ag+)•c(CrO42—)得：c2(Ag+)===2×10-6(mol/L)2，c(Ag+)=×10-3(mol/L)2，即ɑ =×10-3(mol/L)2。