Question

【題目】Ⅰ.據(jù)報道，我國在南海北部神狐海域進行的可燃冰（甲烷的水合物）試采獲得成功。

（1）甲烷重整是提高甲烷利用率的重要方式，除部分氧化外還有以下二種：

水蒸氣重整：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+205.9kJ·mol-1 ①

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2kJ·mol-1 ②

二氧化碳重整：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH3 ③

則反應①自發(fā)進行的條件是_______，ΔH3=_______kJ·mol-1。

Ⅱ.氮的固定一直是科學家研究的重要課題，合成氨則是人工固氮比較成熟的技術，其原理為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

（2）在不同溫度、壓強和相同催化劑條件下，初始時N2、H2分別為0.1mol、0.3mol時，平衡后混合物中氨的體積分數(shù)(ψ)如圖所示。

①其中，p1，p2和p3由大到小的順序是_______，其原因是_______。

②若分別用vA(N2)和vB(N2)表示從反應開始至達平衡狀態(tài)A、B時的化學反應速率，則vA(N2)_______vB(N2)(填“”“”或“”。

③若在250℃、p1為105Pa條件下，反應達到平衡時容器的體積為1L，則該條件下B點N2的分壓p(N2)為_______Pa(分壓=總壓×物質的量分數(shù)，保留一位小數(shù))。

Answer 1

【答案】高溫 +247.1 p1>p2>p3 增大壓強化學平衡向正反應方向移動，故平衡混合物中氨的體積分數(shù)越大壓強越大 < 8.3×103或8333.3

【解析】

I．(1)反應自發(fā)進行的條件是△H-T△S＜0，結合蓋斯定律分析解答；

Ⅱ．(2)①由方程式N2+3H22NH3可知，增大壓強，平衡正向移動，結合圖象中氨的體積分數(shù)與壓強的關系分析判斷；②溫度越大，壓強越大，反應速率越大；③根據(jù)三段式，結合平衡分壓=總壓×氣體物質的量分數(shù)計算。

I．(1)水蒸氣重整：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H1=+205.9kJmol-1，△H＞0，△S＞0，滿足△H-T△S＜0，則需要高溫；水蒸氣重整：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H1=+205.9kJmol-1 ①，CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H2=-41.2kJmol-1 ②，二氧化碳重整：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H3 ③，根據(jù)蓋斯定律，將①+②得到反應③的熱化學方程式：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H3=(+205.9kJmol-1)+(-41.2kJmol-1)=+247.1kJ/mol，故答案為：高溫；+247.1；

II．(2)①由N2+3H22NH3可知，增大壓強，平衡正向移動，由圖象可知在相同溫度下，平衡后混合物中氨的體積分數(shù)(φ)為p1＞p2＞p3，因此壓強關系是p1＞p2＞p3，故答案為：p1＞p2＞p3；溫度相同時，加壓平衡正向移動，故壓強越大平衡混合物中氨的體積分數(shù)越大；

②溫度越大，壓強越大，反應速率越大，p1＞p2，由圖可知，B對應的溫度、壓強大，則反應速率大，故答案為：＜；

③

=0.667，x=0.08，若在250℃、p1為105Pa條件下，反應達到平衡時容器的體積為1L，則該條件下B點N2的分壓p(N2)=105Pa×=8.3×103，故答案為：8.3×103。