Question

NH₃和CO₂是兩種重要的化工原料．
（1）在一定溫度下，在固定體積的密閉容器中發(fā)生反應：N₂+3H₂?2NH₃．該可逆反應達到化學平衡的標志是

 

（填字母）．
a.3v（H₂）_正=2v（NH₃）_逆
b．單位時間生成mmolN₂的同時消耗3mmolH₂
c．混合氣體的密度不再隨時間變化   
d．a(chǎn)mol N

.

.

N鍵斷裂的同時，有6amolN-H鍵斷裂
（2）CO₂和NH₃可用于合成尿素，原理分如下兩步：
①合成氨基甲酸銨：CO₂（g）+2NH₃（g）=H₂NCOONH₄（s），△H=-159.47kJ/mol
②氨基甲酸銨分解：H₂NCOONH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）
△H=+28.49kJ/mol，則2molCO₂完全反應合成尿素的△H=

 

．
（3）最近科學家們研制成功一種新型催化劑，能將CO₂轉變?yōu)榧淄椋诔骸?00℃，CO₂與H₂體積比為1：4時反應，CO₂轉化率達90%．
①此反應的化學方程式是

 

；
②一定條件下，某興趣小組，在體積為VL的密閉容器中，模擬此反應達到化學平衡狀態(tài)．該反應的平衡常數(shù)表達式為

 

；由圖可知升高溫度，K將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）；300℃時，從反應開始，到達到平衡，以H₂的濃度變化表示的化學反應速率是

 

（用n_A、t_A、V表示）．

Answer 1

考點：化學平衡狀態(tài)的判斷,熱化學方程式,化學平衡的計算

專題：

分析：（1）化學反應達到化學平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，且不等于0，各物質的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進行判斷，得出正確結論；
（2）根據(jù)蓋斯定律進行計算；
（3）①在300℃、新型催化劑的作用下，一氧化碳與氫氣反應生成甲烷和水；
②根據(jù)化學平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積列平衡常數(shù)的表達式；
根據(jù)升高溫度平衡甲烷的變化判斷平衡常數(shù)的變化；
根據(jù)化學反應速率是υ（H₂）=4υ（CH₄）計算．

解答： 解：（1）a．3v（H₂）_正=2v（NH₃）_逆 ，化學反應速率之比與化學計量數(shù)之比不等，故正逆反應速率不等，故a錯誤；
b．單位時間生成mmolN₂是逆反應，同時消耗3mmolH₂是正反應，且化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比，故正逆反應速率相等，故b正確；
c．密度=

總質量

體積

，總質量不變，體積不變，故混合氣體的密度不再隨時間變化不能作為判斷是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)，故c錯誤；
d．單位時間內amolN≡N鍵的斷裂是正反應，6amolN-H鍵的斷裂是逆反應，且化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比，故正逆反應速率相等，故d正確，
故答案為：bd；
（2）①合成氨基甲酸銨：CO₂（g）+2NH₃（g）=H₂NCOONH₄（s），△H=-159.47kJ/mol
②氨基甲酸銨分解：H₂NCOONH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=+28.49kJ/mol，
①×2+②×2得2CO₂（g）+4NH₃（g）=2CO（NH₂）₂（s）+2H₂O（l）△H=（-159.47kJ/mol）×2+28.49kJ/mol×2=-261.96kJ/mol，
故答案為：-261.96kJ/mol；
（3）①在300℃、新型催化劑的作用下，一氧化碳與氫氣反應生成甲烷和水，方程式為：CO₂+4H₂

300℃

新型催化劑

CH₄+2H₂O，
故答案為：CO₂+4H₂

300℃

新型催化劑

CH₄+2H₂O；
②化學平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，反應物和生成物都是氣體，平衡常數(shù)表達式為K=

c(CH4)?c2(H2O)

c(CO2)×c4(H2)

，
由圖象可知升高溫度甲烷的物質的量減少，平衡向逆反應方向移動，K減小，
υ（H₂）=4υ（CH₄）=

4nA V

tA

=

4nA

VtA

mol/(L?min)；
故答案為：K=

c(CH4)?c2(H2O)

c(CO2)×c4(H2)

；減�。�

4nA

VtA

mol/(L?min)．

點評：本題考查化學平衡的影響因素、化學平衡的標志、蓋斯定律的應用及平衡常數(shù)計算等問題，難度較大．側重考查學生分析和解決問題的能力．