Question

7．已知反應(yīng)：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）

回答下列問題：
（1）合成尿素所制原料氣H₂、CO的合適體積比是3：1
（2）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）．c（C{O}_{2}）}$
（3）在恒溫、恒容條件下，該反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是CD（填字母代號(hào)）
A．消耗NH₃的物質(zhì)的量的生成H₂O的物質(zhì)的量之比為2：1
B．c（NH₃）：c（CO₂）：c（H₂O）=2：1：1
C．氣體密度不再變化   
D．氣體壓強(qiáng)不再變化
（4）假設(shè)該反應(yīng)達(dá)到平衡后，縮小容器體積但保持溫度不變，平衡向正反應(yīng)（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）方向移動(dòng)，但混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變則起始時(shí)NH₃與CO₂的體積之比為14：13
（5）假設(shè)該反應(yīng)達(dá)到平衡后，保持容器體積和溫度不變，充入一定量的氯化氫氣體，平衡向逆反應(yīng)（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）方向移動(dòng)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大（填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）合成氨反應(yīng)方程式為3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）、2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）、CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO₂（g），將這三個(gè)方程式相加得3H₂（g）+N₂（g）+CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O，據(jù)此判斷H₂、CO的合適體積比；
（2）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）．c（C{O}_{2}）}$；
（3）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變、物質(zhì)的量濃度不變、百分含量不變以及由此引起的一系列物理量不變；
（4）增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)；
由于該反應(yīng)中，氣體每減小2mol，生成1molCO（NH₂）₂是固體，氣體質(zhì)量減小60g，即減少的混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為30，當(dāng)起始混合氣體的相對(duì)分子質(zhì)量為30時(shí)，平衡正向移動(dòng)，但混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終為30，所以加壓時(shí)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變；
（5）HCl和氨氣生成氯化銨，平衡逆向移動(dòng)；混合氣體的相對(duì)分子質(zhì)量增大．

解答 解：（1）合成氨反應(yīng)方程式為3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）、2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）、CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO₂（g），將這三個(gè)方程式相加得3H₂（g）+N₂（g）+CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O，根據(jù)方程式知H₂、CO的合適體積比為3：1，
故答案為：3：1；
（2）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）．c（C{O}_{2}）}$，故答案為：$\frac{c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）．c（C{O}_{2}）}$；
（3）A．無(wú)論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)都存在消耗NH₃的物質(zhì)的量的生成H₂O的物質(zhì)的量之比為2：1，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
B．當(dāng)c（NH₃）：c（CO₂）：c（H₂O）=2：1：1時(shí)該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，與反應(yīng)物初始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量改變、容器體積不變，所以氣體密度改變，當(dāng)氣體密度不再變化時(shí)正逆反應(yīng)反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
D．該反應(yīng)前后氣體計(jì)量數(shù)之和不等，當(dāng)氣體壓強(qiáng)不再變化時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
故選CD；
（4）該反應(yīng)的正反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積減小的可逆反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，所以向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
由于該反應(yīng)中，氣體每減小2mol，生成1molCO（NH₂）₂是固體，氣體質(zhì)量減小60g，即減少的混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為30，當(dāng)起始混合氣體的相對(duì)分子質(zhì)量為30時(shí)，平衡正向移動(dòng)，但混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終為30，設(shè)NH₃與CO₂的物質(zhì)的量分別是x、y，其平均摩爾質(zhì)量=$\frac{17x+44y}{x+y}g/mol=30g/mol$，x：y=14：13，
故答案為：正反應(yīng)；14：13；
（5）HCl和氨氣生成氯化銨，平衡逆向移動(dòng)；二氧化碳相對(duì)分子質(zhì)量大于水蒸氣，所以混合氣體的相對(duì)分子質(zhì)量增大，故答案為：逆反應(yīng)；增大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、化學(xué)平衡影響因素等知識(shí)點(diǎn)，較綜合，難點(diǎn)是（4）題計(jì)算，題目難度中等．