Question

【題目】運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理對(duì)研究部分單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義。

（1）氨是氮循環(huán)過程中的重要物質(zhì)，是氮肥工業(yè)的重要原料。氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。請(qǐng)回答：

①已知H—H鍵鍵能為436kJ·mol-1，N≡N鍵鍵能為945 kJ·mol-1，N—H鍵鍵能為391 kJ·mol-1。由鍵能計(jì)算消耗1 mol N2時(shí)的ΔH=_____。若在恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，平衡____(填“向左”、“向右”或“不”)移動(dòng)。

②如圖中，當(dāng)溫度由T1變化到T2時(shí)，KA___(填“>”、“<”或“=”)KB。

③廢氨水可以轉(zhuǎn)化成氨，氨再設(shè)計(jì)成堿性燃料電池。如圖是該燃料電池示意圖，產(chǎn)生的X氣體可直接排放到大氣中。a電極作____(填“正”、“負(fù)”、“陰”或“陽”)極，其電極反應(yīng)式為____。

（2）某溫度下在容積固定的密閉容器中，下列反應(yīng)達(dá)到平衡：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始n(CO)∶n(H2O)	CO轉(zhuǎn)化率	H2O轉(zhuǎn)化率
1∶1	0.5	0.5
1∶2	0.67	0.33
1∶3	0.75	0.25

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_____。該溫度下，向容器中充入1 mol CO、3 mol H2O、2 mol CO2、1.5 mol H2，則起始時(shí)該反應(yīng)速率v(正)______(填“>”、“<”或“=”)v(逆)。

②結(jié)合表中數(shù)據(jù)，判斷下列說法正確的是_______(填字母)。

A．增加H2O(g)的量，CO的轉(zhuǎn)化率升高而H2O(g)的轉(zhuǎn)化率降低

B．若CO與H2O(g)的轉(zhuǎn)化率相同，二者的初始投入量一定相同

C．CO和H2O(g)初始物質(zhì)的量之比等于二者轉(zhuǎn)化率之比

D．當(dāng)CO與H2O(g)物質(zhì)的量之比為1∶4時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為0.85

③該溫度下，向容器中充入2 mol CO、2 mol H2O，達(dá)平衡時(shí)放出a kJ熱量，則該反應(yīng)的ΔH=_____。

Answer 1

【答案】-93kJ·mol－1 向左 小于 負(fù) 2NH3-6e- +6OH- =N2+6H2O 1 = AB -akJ·mol－1

【解析】

（1）①反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；恒壓條件下通入氦氣，相當(dāng)于減壓；
②由圖可知，溫度升高，氨氣濃度減小，平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減��；
③a極上NH3轉(zhuǎn)化為N2，化合價(jià)升高失去電子，所以a極作負(fù)極；
（2）①計(jì)算此時(shí)濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，進(jìn)而判斷正、逆速率相對(duì)大��；
②結(jié)合表格數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)化率公式、平衡常數(shù)、三段式可解答；
③考查等效平衡知識(shí)。

（1）①反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的反應(yīng)熱△H=945kJmol-1+3×436kJmol-1-2×3×391kJmol-1=-93kJmol-1；恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣，反應(yīng)體系分壓減小，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，平衡向左移動(dòng)；
②由圖可知，溫度升高，氨氣濃度減小，平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，則平衡常數(shù)KA＞KB；
③a極上NH3轉(zhuǎn)化為可直接排入空氣中的N2，化合價(jià)升高失去電子，所以NH3充入的a極作負(fù)極，電極反應(yīng)式為2NH3-6e- +6OH- =N2+6H2O；

（2）①化學(xué)平衡常數(shù)K只受溫度的影響，

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

開始（mol） 1 1 0 0
轉(zhuǎn)化（mol） 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡（mol）0.5 0.5 0.5 0.5
因?yàn)榍昂髿怏w數(shù)目相等，容器體積可以化簡約掉，故可用物質(zhì)的量代替物質(zhì)的量濃度計(jì)算K值，代入平衡常數(shù)表達(dá)式可計(jì)算得K=1。

在此溫度下，向容器中充入1 mol CO、3 mol H2O、2 mol CO2、1.5 mol H2，濃度商Qc==1=K，處于平衡狀態(tài)，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率；
②A．從表中數(shù)據(jù)可知，增加H2O(g)的量，CO的轉(zhuǎn)化率升高而H2O(g)的轉(zhuǎn)化率降低，故A正確；

B．物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率=，而根據(jù)反應(yīng)可知：△n（CO）：△n（H2O）=計(jì)量數(shù)之比=1：1，故若CO與H2O（g）的轉(zhuǎn)化率相同時(shí)，二者的初始投入量一定相同，B正確；

C．CO和H2O（g）的轉(zhuǎn)化率之比等于計(jì)量數(shù)之比，與初始物質(zhì)的量成反比，故C錯(cuò)誤；

D．由（2）計(jì)算可知，此溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1．設(shè)CO與H2O（g）的初始物質(zhì)的量濃度分別為1mol/L和4mol/L，達(dá)平衡時(shí)，CO的△C（CO）為Xmol/L，則根據(jù)三段式有：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）
初始：1mol/L4molL 0mol/L 0mol/L
△C：Xmol/L Xmol/L Xmol/L Xmol/L
平衡：（1-X）mol/L （4-X）mol/L Xmol/L Xmol/L
K==1，解得：X=0.8mo/L，故 CO的轉(zhuǎn)化率=×100%=80%，故D錯(cuò)誤；
答案選AB；
③2mol CO、2molH2O，當(dāng)達(dá)平衡時(shí)放出aKJ熱量，和1mol CO、1molH2O起始量達(dá)到相同的平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)為1，即轉(zhuǎn)化率為0.5，反應(yīng)1mol CO放出akJ的熱量，即該反應(yīng)的△H=-akJ/mol。