Question

【題目】根據(jù)要求回答下列有關(guān)問(wèn)題。

（1）已知：①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) △H1=+489.0kJ/mol

②Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)△H2=-28.0kJ/mol

③C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H3=akJ/mol

則a=_______kJ/mol。

（2）工業(yè)合成氨時(shí)，合成塔中每產(chǎn)生1molNH3放出46.1kJ的熱量。

某小組研究在500℃下該反應(yīng)過(guò)程中的能量變化。他們分別在體積均為VL的兩個(gè)恒溫恒容密閉容器中加入一定量的反應(yīng)物，使其在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)。相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

容器	起始時(shí)各物質(zhì)物質(zhì)的量/mol			達(dá)到平衡的時(shí)間	達(dá)平衡時(shí)體系能量的變化/kJ
	N2	H2	NH3
a	1	4	0	t1min	放出熱量：27.66kJ
b	2	8	0	t2min	放出熱量：Q

①容器a中，0～t1時(shí)間的平均反應(yīng)速率為v(H2)=_______。

②容器b中反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，Q_______55.32kJ；平衡時(shí)，容器中H2的轉(zhuǎn)化率：a_______b(填“>”或“<”或“=”)。

（3）以氨為原料，合成尿素的反應(yīng)原理為：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)△H=akJ·mol-1。

為研究平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)物投料比[]及溫度的關(guān)系，研究小組在10L恒容密閉容器中進(jìn)行模擬反應(yīng)，(Ⅰ、Ⅱ曲線分別表示在不同投料比時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率與溫度之間的關(guān)系)。

①a_______0(填“>”或“<”)。

②若n(CO2)起始=10mol，曲線Ⅱ的投料比為0.5，在100℃條件下發(fā)生反應(yīng)，達(dá)平衡至點(diǎn)，則A點(diǎn)壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)比為____________________。

③A點(diǎn)平衡常數(shù)與B點(diǎn)平衡常數(shù)間的關(guān)系：KA_______KB;

B點(diǎn)平衡常數(shù)與C點(diǎn)平衡常數(shù)間的關(guān)系，KB_______KC(填“>”或“<”或“=”)

Answer 1

【答案】 +172.3 mol·L-1·min-1 > < < 2∶3 = ＞

【解析】（1）①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) △H1=+489.0kJ/mol；②Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)△H2=-28.0kJ/mol；由①②可得③，所以a=+172.3 。

（2）工業(yè)合成氨時(shí)，合成塔中每產(chǎn)生1molNH3放出46.1kJ的熱量，其熱化學(xué)方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·mol－1。由題中數(shù)據(jù)可知，放出27.66kJ熱量時(shí)，生成了0.6mol氨氣，則消耗0.9mol氫氣。①容器a中，0～t1時(shí)間的平均反應(yīng)速率為v(H2)=mol·L-1·min-1。②容器b中的投料為容器a的2倍，若將其投在在體積為2VL的容器中，則可建立與a等效的平衡，此時(shí)可放出55.32kJ的熱量，然后將容器加壓至VL，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，Q>55.32kJ；平衡時(shí)，容器中H2的轉(zhuǎn)化率：a<b。

（3）以氨為原料，合成尿素的反應(yīng)原理為：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)△H=akJ·mol-1。①由圖象可知，CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小，所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，a<0。②若n(CO2)起始=10mol，曲線Ⅱ的投料比為0.5，則n(NH3)起始=20mol，在100℃條件下發(fā)生反應(yīng)，達(dá)平衡至A點(diǎn)，由圖可知，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)CO2的轉(zhuǎn)化率為50%，則NH3(g)、CO2(g)、H2O(g)的平衡量分別為10mol、5mol、5mol，在同溫同體積條件下，氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比，所以A點(diǎn)壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)比為（10+5+3）：（10+20）= 2∶3。③A點(diǎn)與B點(diǎn)處于相同溫度下，所以A點(diǎn)平衡常數(shù)與B點(diǎn)平衡常數(shù)間的關(guān)系為KA = KB；B點(diǎn)所處的溫度低于C點(diǎn)，由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以B點(diǎn)平衡常數(shù)與C點(diǎn)平衡常數(shù)間的關(guān)系為KB＞KC。