问题 填空题

氨气是生产氮肥、硝酸、纯碱等的重要原料。

(1)实验室模拟合成氨。在恒温恒容密闭容器中按照甲、乙、丙三种方式分别投料(单位是mol /L),平衡时测得甲容器中H2的转化率为20%。

 N2H2NH3
130
0.51.51
004
 

①平衡时甲容器中氨气的浓度为           

②乙容器中开始反应时,v    v(填<、>或=)。

③达平衡时,甲、乙、丙三容器中NH3的体积分数由大到小的顺序为                          

(2)工业上以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2],反应的化学方程式为:

2NH3 (g)+ CO2 (g) CO(NH2)2 (l) + H2O (l),该反应的平衡常数和温度关系如下:

T / ℃165175185195
K111.974.150.634.8
 

①焓变ΔH_____0(填“>”、“<”或“=”)。

②在一定温度和压强下,若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比(氨碳比)=x,下图是氨碳比(x)与CO2平衡转化率(α)的关系。α随着x增大而增大的原因是          

③右图中的B点处,NH3的平衡转化率为                    

答案

(9分)(1)①0.4 mol/L(2分) ②>(1分) ③丙>甲=乙(2分)

(2) ①<(1分)  ②c(NH3)增大,平衡正向移动(1分)    ③32%(2分)

题目分析:(1)①氢气的转化率是20%,则甲中消耗氢气的浓度是3mol/L×20%=0.6mol/L,则根据方程式N2+3H22NH3可知,生成氨气的浓度是0.4mol/L。

②乙容器中如果1mol/L氨气完全转化为氮气和氢气,在氮气和氢气的浓度是1mol/L和3mol/L,因此甲和乙容器是等效的。所以乙容器中平衡是氨气的浓度是0.4mol/L,小于1mol/L,因此平衡向逆反应方向进行,即v>v

③丙容器中相当于氮气和氢气的起始浓度是2mol/L和6mol/L,由于容器体积相等,所以丙容器相当于是在甲容器的基础上增大压强,平衡向生成氨气的方向移动,因此平衡时氨气的体积分数增大,则达平衡时,甲、乙、丙三容器中NH3的体积分数由大到小的顺序为丙>甲=乙。

(2)①根据表中数据可知,随着温度的升高,反应的平衡常数逐渐减小。这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此正方应是放热反应,则焓变ΔH<0。

②x值越大,即c(NH3)增大,促使平衡向正反应方向移动,因此CO2的转化率增大。

③根据图像可知,B点表示x=4.0,CO2的转化率是64%。设CO2的物质的量是n,则氨气的物质的量是4n。反应中消耗CO2的物质的量=0.64n,则根据方程式可知,消耗氨气的物质的量=0.64n×2=1.28n,因此氨气的转化率=×100%=32%。

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