Question

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ΔH_____ 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°C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）常温时，将a mol氨气溶于水后，再通入b mol氯化氢，溶液体积为1L，且c（NH₄⁺）=c（Cl^﹣），则一水合氨的电离平衡常数K_b=_____（用ab表示）。

（4）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”减小，“不变”不变）。

（5）原料气H₂还可通过反应CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g）获取。

①T℃时，向容积固定为5 L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_____。

②保持温度仍为T℃，容积体积为5L，改变水蒸气和CO的初始物质的量之比，充入容器进行反应，下列描述能够说明体系处于平衡状态的是_____（填序号）。

a．容器内压强不随时间改变                    

b．混合气体的密度不随时间改变

c．单位时间内生成a mol CO₂的同时消耗a mol H₂

d．混合气中n（CO）：n（H₂O）：n（CO₂）：n（H₂）=1：16：6：6

Answer

< ad NH3·H2O（aq）+H2SO4（aq）══NH4HSO4（aq）+H2O（l）ΔH=﹣5Q kJ•mol﹣1 ＜ 增大 2.25 cd

【解析】（1）①观察数据随温度的升高K减小，可知该反应为放热反应，ΔH＜ 0；②增大平衡时H2的转化率，改变条件使平衡正向移动，可以加压，降温，增大N2的浓度，减小氨气的浓度，但催化剂不能使平衡移动，所以答案选a、d；（2）0.2mol NH3溶于水后得到0.2mol NH3·H2O，再与含有0.2mol H2SO4的稀溶液完全反应生成0.2mol NH4HSO4和水，放热Q kJ，则生成1mol NH4HSO4时放出的热量为﹣5Q kJ，用热化学方程式表示其反应式为：NH3·H2O（aq）+H2SO4（aq）══NH4HSO4（aq）+H2O（l）ΔH=﹣5Q kJ•mol﹣1；（3）将a mol•L-1的氨水与b mol•L-1的盐酸等体积混合，反应后溶液显中性，溶液中c（OH-）=1×10-7mol/L，溶液中c（NH4+）=c（Cl-）=mol/L，混合后反应前c（NH3•H2O）=mol/L，则反应后c（NH3•H2O）=（-）mol/L，Kb= ==10-7 ；（4）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，平衡逆向移动，甲烷平衡含量越高，所以P1＜P2；②压强一定，温度升高，甲烷平衡含量减小，平衡正向移动，氢气的产率会增大；

（5）①根据化学平衡三段式计算平衡浓度，T℃时，向容积固定为5 L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，

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

起始浓度(mol/L) 0.2 0.2 0 0

改变浓度(mol/L) 0.12 0.12 0.12 0.12

平衡浓度(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；

②化学平衡状态，反应的正逆反应速率相同，各成分含量保持不变分析选项，反应CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）是气体体积不变的反应，则a．反应过程中和平衡状态下压强相同，容器内压强不随时间改变，不能说明反应达到平衡状态，选项a不符合；b．混合气体的质量守恒，反应前后气体体积不变，反应过程中和平衡状态下，混合气体的密度不随时间改变，不能说明反应达到平衡状态，选项b不符合；c．单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a mol H2 ，说明二氧化碳或氢气的正逆反应速率相同，说明反应达到平衡状态，选项c符合；d．混合气中n（CO）：n（H2O）：n（CO2）：n（H2）=1：16：6：6，依据反应前后气体物质的量相同，可以利用物质的量代替浓度计算浓度商和平衡常数比较，Q==2.25=K，说明反应达到平衡状态，选项d符合。答案选cd。