Question

（21分）2012年8月24日，武漢市一家有色金屬制造廠發(fā)生氨氣泄露事故。已知在一定溫度下，合成氨工業(yè)原料氣H2制備涉及下面的兩個(gè)反應(yīng)：

C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)；

CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)。

（1）判斷反應(yīng)CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是_____ ___。

A．容器內(nèi)壓強(qiáng)不變

B．混合氣體中c(CO)不變

C．v正(H2)＝v逆(H2O) D．c(CO2)＝c(CO)

（2）在2 L定容密閉容器中通入1 mol N2(g)和3 mol H2(g)，發(fā)生反應(yīng)：3H2(g)＋N2(g) 2NH3(g)，ΔH＜0，測(cè)得壓強(qiáng)－時(shí)間圖像如圖甲，測(cè)得p2＝0.6p1，此時(shí)溫度與起始溫度相同，在達(dá)到平衡前某一時(shí)刻(t1)若僅改變一種條件，得到如乙圖像。

①若圖中c＝1.6 mol，則改變的條件是________(填字母)；

②若圖中c＜1.6 mol，則改變的條件是_ __(填字母)；此時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)_____(填“增大”、“減小”、“不變”)

A．升溫 B．降溫 C．加壓 D．減壓 E．加催化劑

（3）如圖甲，平衡時(shí)氫氣的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______。

（4）工業(yè)上可利用如下反應(yīng)：H2O (g)＋CH4 (g) CO(g)＋3H2(g)制備CO和H2。在一定條件下1 L的密閉容器中充入0.3 mol H2O和0.2 mol CH4，測(cè)得H2(g)和CH4(g)的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化曲線如下圖所示：0～4 s內(nèi)，用H2 (g)表示的反應(yīng)速率為_(kāi)___________，用CO(g)表示的反應(yīng)速率為_(kāi)_________。

 

 

Answer 1

（1）BC （2） ①E ②A 減小

（3）80% （4）0.075 mol/(L·s) 0.025 mol/(L·s)

【解析】

試題分析：（1）A、反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，溫度一定，容器中壓強(qiáng)始終不變，故壓強(qiáng)不變，不能說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；B、反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的濃度不變，混合氣體中c（CO）不變說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故B正確；C、v （H2）正=v （H2O）逆，不同物質(zhì)表示的速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故C正確；D、平衡時(shí)二氧化碳與一氧化碳的濃度與轉(zhuǎn)化率有關(guān)，c（CO2）=c（CO）不能說(shuō)明到達(dá)平衡，故D錯(cuò)誤。

（2） 設(shè)轉(zhuǎn)化的N2物質(zhì)的量為x，3H2（g）+N2（g）?2NH3（g），

投料 3mol 1 mol 0

轉(zhuǎn)化量 3x x 2 x

平衡量 3-3x 1-x 2x

反應(yīng)前后的壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量比，即（4-2x）：4=0.6，解得x=0.8mol。

①若圖中c=1.6mol，則平衡沒(méi)移動(dòng)，但速率加快，所以改變的條件是使用催化劑， 則E項(xiàng)正確。

②若圖中c＜1.6mol，則平衡逆向移動(dòng)，且速率加快，只能升高溫度；該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向吸熱的方向移動(dòng)，即逆向移動(dòng)，所以平衡常數(shù)減小。

（3） 3H2（g）+N2（g）?2NH3（g），

投料 3mol 1 mol 0

轉(zhuǎn)化量 3x x 2x

平衡量 3-3x 1-x 2x

反應(yīng)前后的壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量比即（4-2x）：4=0.6，x=0.8，所以平衡時(shí)氫氣的轉(zhuǎn)化率為2.4mol÷3mol×100%=80%。

（4）v（H2）=0.3mol/L÷4s=0.075 mol/(L·s)，而v（CO）=v（CH4）=0.1mol/L÷4s=0.025 mol/（L?s）。

考點(diǎn)：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的判斷、化學(xué)平衡移動(dòng)、圖像的分析、化學(xué)平衡的計(jì)算。