Question

合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展具有重要的意義． 合成塔中發(fā)生反應(yīng)為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0
（1）工業(yè)生產(chǎn)時，制取氫氣的一個反應(yīng)為：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＞0
①t℃時，往1L密閉容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸氣．反應(yīng)建立平衡后，體系中c（H₂）=0.12mol?L^-1．該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
②保持溫度不變，向上述平衡體系中再加入0.1mol CO，當(dāng)反應(yīng)重新建立平衡時，水蒸氣的總轉(zhuǎn)化率α （H₂O）=

 

．
（2）下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)．由此可推知，表中T₁

 

573K（填“＞”、“＜”或“=”）．

T/K	T1	573	T2
K	1.00×107	2.45×105	1.88×103

（3）673K，30MPa下n（NH₃） 和n（H₂） 隨時間變化的關(guān)系如下圖所示依據(jù)上圖，下列關(guān)于C點處的敘述正確的是（填寫序號）

 

．  
A．C點表示n（NH₃）和n （H₂）相等
B．C點表示NH₃生成速率與NH₃分解速率相同
C．C點表示該反應(yīng)沒有達(dá)到平衡
D．C點表示H₂ 或NH₃的正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率
（4）吸收塔中反應(yīng)為：3NO₂+H₂O?2HNO₃+NO．從生產(chǎn)流程看，吸收塔中需要補(bǔ)充空氣，其原因是

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）①利用三段式計算出平衡時各物質(zhì)的量的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計算．
②保持溫度不變，平衡常數(shù)不變．向上述平衡體系中再加入0.1mol CO，可以等效為開始加入0.3molCO，0.3molH₂O，
令參加反應(yīng)的水的物質(zhì)的量為xmol，利用三段式用x表示出各物質(zhì)的濃度變化量、平衡時各物質(zhì)的平衡濃度，代入平衡常數(shù)計算x值，再利用轉(zhuǎn)化率定義計算；
（2）溫度和平衡常數(shù)間的關(guān)系取決于平衡受溫度的影響情況；
（3）A．由圖可知c點n（NH₃）和n （H₂）相等；
B．由圖可知c點后氨氣物質(zhì)的量增大，氫氣的物質(zhì)的量減小，c點未處于平衡狀態(tài)，平衡向正反應(yīng)進(jìn)行；
C．平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度相同，平衡常數(shù)相同；
D．由圖可知c點后氨氣物質(zhì)的量增大，氫氣的物質(zhì)的量減小，c點未處于平衡狀態(tài)，平衡向正反應(yīng)進(jìn)行；
（4）充入空氣，NO轉(zhuǎn)化為NO₂，降低NO的濃度，增大NO₂的濃度，平衡向正反應(yīng)移動，有利于提高原料利用率．

解答： 解：（1）①C0+H₂O（g）?CO₂+H₂，
初始濃度：0.2 0.3 0 0
變化濃度：0.12 0.12 0.12 0.12
平衡濃度：0.08 0.28 0.12 0.12
化學(xué)平衡常數(shù)K=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

=

0.12×0.12

0.08×0.08

=1，
故答案為：1；
②保持溫度不變，向上述平衡體系中再加入0.1molCO，相當(dāng)于充入0.3molCO和0.3mol水蒸氣，設(shè)H₂O的轉(zhuǎn)化了xmol
CO+H₂O（g）?CO₂ +H₂
起始：0.3 0.3 0 0
轉(zhuǎn)化：x x x x
平衡0.3-x 0.3-x x x
則

x2

(0.3-x)2

=1，
x=0.15，
水蒸氣的總轉(zhuǎn)化率α （H₂O）=

0.15

0.3

=50%，
故答案為：50%；
（2）對于放熱反應(yīng)，溫度越高，則化學(xué)平衡逆向移動，導(dǎo)致平衡常數(shù)減小，所以T₁＜573K，故答案為：＜；
（3）A．由圖可知c點n（NH₃）和n （H₂）相等，故A正確；
B．由圖可知c點后氨氣物質(zhì)的量增大，氫氣的物質(zhì)的量減小，c點未處于平衡狀態(tài)，平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，c點表示NH₃生成速率大于NH₃分解速率，故B錯誤；
C．溫度相同，平衡常數(shù)相同，e點和d點時反應(yīng)的平衡常數(shù)相同，故C正確；
D．由圖可知c點后氨氣物質(zhì)的量增大，氫氣的物質(zhì)的量減小，c點未處于平衡狀態(tài)，平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，c點時正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，故D正確．
故選：ACD；
（4）補(bǔ)充空氣，氧氣的濃度增大，NO轉(zhuǎn)化為NO₂，則平衡向正反應(yīng)方向移動，有利于提高原料利用率，
故答案為：充入空氣，NO轉(zhuǎn)化為NO₂，有利于提高原料利用率．

點評：本題是一道工業(yè)合成氨的綜合性知識題目，題目難度較大，注意利用三段式法解答，特別是蓋斯定律的運(yùn)用．