Question

【題目】德國化學家哈伯從1902 年開始研究由氮氣和氫氣直接合成氨，反應原理為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJmol-1

（1）在恒溫恒容條件下，向反應平衡體系中充入氮氣，達到新平衡時，c(H2)將_________(填“增大”、“減小”、“不變”或“無法判斷”，下同)，c(N2)·c3(H2)將___________。

（2）工業上可用CH4與水蒸氣制氫氣：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。在200℃時2L的密閉容器中，將1molCH4和1mol H2O(g)混合，達平衡時CH4 的轉化率為80%。則200℃時該反應的平衡常數K=______________（保留一位小數）。

（3）如圖為合成氨反應在不同溫度和壓強、使用相同催化劑條件下，初始時氮氣、氫氣的體積比為1:3 時，平衡混合物中氨的體積分數。若分別用vA(NH3)和vB(NH3)表示從反應開始至達平衡狀態A、B 時的化學反應速率，則vA(NH3)____ ( 填“>”“<”或“=”)vB(NH3)。

（4）工業生產中逸出的氨可用稀硫酸吸收。若恰好生成NH4HSO4，該溶液中各離子的物質的量濃度由大到小的順序是______________________。

（5）H2NCOONH4是工業合成尿素的中間產物，該反應的能量變化如圖所示，用CO2和氨合成尿素的熱化學方程式為_________________________________。

Answer 1

【答案】 減小 增大 69.1 < c(H+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-) CO2(g)+2NH3(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(1) △H=-134kJmol-1

【解析】(1)在恒溫恒容條件下，向反應平衡體系中充入氮氣，氮氣的濃度增大，平衡正向移動，達到新平衡時，c(H2)將減小，c(NH3)增大，溫度不變，平衡常數不變，根據K=，可知 c(N2)·c3(H2)增大，故答案為：減小；增大；

(2)200℃，CH4(g)的轉化率80%，所以參加反應的CH4(g)的物質的量為0.8mol，

對于反應 CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)；

開始(mol/L)： 0.5 0.5 0 0

變化(mol/L)： 0.4 0.4 0.4 1.2

平衡(mol/L)： 0.1 0.1 0.4 1.2

所以200℃時該反應的平衡常數K===69.1，故答案為：69.1；

(3)溫度越大，壓強越大，反應速率越大，由圖可知，B對應的溫度、壓強大，則反應速率大，故答案為：＜；

(4)NH4HSO4完全電離，溶液呈酸性，則c(H+)＞c(OH-)且溶液中銨根離子水解，則c(H+)＞c(SO42-)，故溶液中離子濃度大小順序為：c(H+)＞c(SO42-)＞c(NH4+)＞c(OH-)，故答案為：c(H+)＞c(SO42-)＞c(NH4+)＞c(OH-)；

(5)由圖示可知，第一步：2NH3(g)+CO2(g)中間產物 △H1=-272KJ/mol，第二步：中間產物H2O(l)+H2NCONH2(s)△H2=+138KJ/mol，根據蓋斯定律，兩個過程相加得到NH3(g)與CO2(g)反應生成尿素的熱化學方程式為2NH3(g)+CO2(g)H2O(l)+H2NCONH2(s)△H=-134kJmol-1， 故答案為：2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-134 kJ/mol。