Question

【題目】在一定體積的密閉容器中，進行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度T的關(guān)系如下表：

T/℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列問題：

(1)該反應(yīng)為____________反應(yīng)(填“吸熱”、“放熱”)。

(2)能使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動的是___________。

a.及時分離出CO氣體 b.適當升高溫度

c.增大CO2的濃度 d.選擇高效催化劑

(3)某溫度，平衡濃度符合下式： c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，試判斷此時的溫度為______℃。

(4)若在(3)所處的溫度下，在1L的密閉容器中，加入2molCO2和3molH2充分反應(yīng)達平衡時，H2的物質(zhì)的量為__________，CO2的物質(zhì)的量為__________。

a.等于1.0mol b.大于1.0mol c.大于0.5mol，小于1.0mol d.無法確定

(5)根據(jù)研究報道，在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生下列反應(yīng)：2N2(g)＋6H2O(l)4NH3(g)＋3O2(g)　ΔH＝akJ·mol-1

進一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系，常壓下達到平衡時測得部分實驗數(shù)據(jù)如表：

T/K	303	313	323
NH3生成量/(10-6 mol)	4.8	5.9	6.0

①此合成反應(yīng)的________0，ΔS________0；(填“＞”“＜”或“＝”)

②已知：N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)　ΔH=-92.4kJ·mol-1

2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)　ΔH=-571.6kJ·mol-1

則常溫下氮氣與水反應(yīng)生成氨氣與氧氣的熱化學(xué)方程式為：_____________________________。

Answer 1

【答案】吸熱 bc 830 b c ＞ ＞ 2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g) ΔH＝＋1530kJ·mol-1

【解析】

(1)圖表數(shù)據(jù)分析，平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說明溫度升高平衡正向進行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；

(2)該反應(yīng)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)是吸熱反應(yīng)，且反應(yīng)過程中氣體體積不變。為了使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大且平衡向正反應(yīng)方向移動，可以升高溫度或增大反應(yīng)物CO2的濃度；

(3)某溫度，平衡濃度符合下式： c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，則K= =1；

(4)列“三段式”解答；

(5) ①△G=△H-T△S，如果△G<0，反應(yīng)可以自發(fā)進行；

②a N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)　ΔH=-92.4kJ·mol-1；b2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1；根據(jù)蓋斯定律2a-3b可得2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g)。

(1)圖表數(shù)據(jù)分析，平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說明溫度升高平衡正向進行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；

(2)該反應(yīng)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)是吸熱反應(yīng)，且反應(yīng)過程中氣體體積不變。為了使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大且平衡向正反應(yīng)方向移動，可以升高溫度或增大反應(yīng)物CO2的濃度；催化劑不能改變反應(yīng)進程，及時分離出CO氣體雖然能使反應(yīng)正向移動，但不能使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，故選bc；

(3)某溫度，平衡濃度符合下式： c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，則K= =1，由表可知，溫度為830℃；

(4) CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)

初始（mol）2 3 0 0

轉(zhuǎn)化（mol）x x x x

平衡（mol）2-x 3-x x x

K===1，解得x=1.2mol，則平衡時H2的物質(zhì)的量為3mol-1.2mol=1.8mol，大于1.0mol，故選b；CO2的物質(zhì)的量為2mol-1.2mol=0.8mol，大于0.5mol，小于1.0mol，故選c；

(5) ①由表格可知，升高溫度，NH3生成量增大，反應(yīng)正向移動，說明該反應(yīng)吸熱，ΔH＝akJ·mol-1＞0，則a＞0；該反應(yīng)能自發(fā)進行且ΔH＞0，△G=△H-T△S，如果△G<0 反應(yīng)可以自發(fā)進行，故△S＞0；

②a N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)　ΔH=-92.4kJ·mol-1；b2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1；根據(jù)蓋斯定律2a-3b可得2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g) ΔH= -92.4kJ·mol-1×2-3×（-571.6kJ·mol-1）=＋1530 kJ·mol-1，故答案為：2N2(g)＋6H2O(l)=4NH3(g)＋3O2(g) ΔH＝＋1530kJ·mol-1。