Question

14．I．化工工業(yè)中常用乙苯脫氫的方法制備苯乙烯．
已知某溫度下：
反應(yīng)①：CO₂（g）+H₂（g）→CO（g）+H₂O（g），△H=+41.2kJ/mol；
反應(yīng)②：（g）→（g）+H₂（g），△H=+117.6kJ/mol；
①②的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)分別為K₁、K₂，
（1）請(qǐng)寫出二氧化碳氧化乙苯制備苯乙烯的熱化學(xué)反應(yīng)方程式CO_2（g）++CO_（g）+H₂O_（g） △H=+158.8 kJ/mol
該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=K₁•K₂（用K₁、K₂表示）
（2）恒溫恒容條件下，反應(yīng)①達(dá)到平衡后；t₁時(shí)刻通入少量CO₂；請(qǐng)?jiān)趫D中畫出t₁之后的正逆反應(yīng)曲線，并作出標(biāo)注．

Ⅱ．一定的條件下，合成氨反應(yīng)為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．圖1表示在此反應(yīng)過程中的能量的變化，圖2表示在2L的密閉容器中反應(yīng)時(shí)N₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線．圖3表示在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對(duì)此反應(yīng)平衡的影響．

（3）升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)減�。ㄌ睢霸龃蟆被颉皽p小”或“不變”）．
（4）由圖2信息，計(jì)算10min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v（H₂）=0.045mol/（L•min），從11min起其它條件不變，壓縮容器的體積，則n（N₂）的變化曲線為d（填“a”或“b”或“c”或“d”）
（5）圖3  a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中，反應(yīng)物N₂的轉(zhuǎn)化率最高的是c點(diǎn)，溫度T₁＜T₂（填“＞”或“=”或“＜”）

Answer 1

分析 I．（1）根據(jù)蓋斯定律，結(jié)合已知方程式計(jì)算反應(yīng)熱，然后寫熱化學(xué)方程式；方程式相加時(shí)，總平衡常數(shù)等于分方程的平衡常數(shù)之積；
（2）恒溫恒容條件下，反應(yīng)①達(dá)到平衡后；t₁時(shí)刻通入少量CO₂，則正反應(yīng)速率瞬間增大，逆反應(yīng)速率逐漸增大；
Ⅱ．（3）①由圖象1分析，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，依據(jù)化學(xué)方程式和能量變化分析計(jì)算放出熱量，依據(jù)影響平衡常數(shù)因素和平衡移動(dòng)原理分析；
（4）分析圖象變化量，計(jì)算氮?dú)獾姆磻?yīng)速率，結(jié)合反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比計(jì)算得到氫氣速率，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率概念計(jì)算得到，縮體積，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，改變瞬間n（N₂）不變，達(dá)平衡是n（N₂）減小；
（5）圖3表示平衡時(shí)氨氣含量與氫氣起始物質(zhì)的量關(guān)系，曲線上各點(diǎn)都處于平衡狀態(tài)，達(dá)平衡后，增大氫氣用量，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增大；
由圖3可知，氫氣的起始物質(zhì)的量相同時(shí)，溫度T₁平衡后，氨氣的含量更高，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，故溫度T₁＜T₂，據(jù)此解答；

解答 解：（1）已知反應(yīng)①：CO_2（g）+H_2（g）→CO_（g）+H₂O_（g）△H=+41.2kJ/mol；
反應(yīng)②：（g）→（g）+H₂（g）△H=+117.6kJ/mol；
根據(jù)蓋斯定律：①+②，得 CO_2（g）++CO_（g）+H₂O_（g） △H=+41.2+117.6=+158.8kJ/mol，
反應(yīng)①與②相加得總方程，則總方程的平衡常數(shù)等于分方程的平衡常數(shù)之積，即K=K₁•K₂，
故答案為：CO_2（g）++CO_（g）+H₂O_（g） △H=+158.8 kJ/mol；K₁•K₂；
（2）恒溫恒容條件下，反應(yīng)①達(dá)到平衡后；t₁時(shí)刻通入少量CO₂，則正反應(yīng)速率瞬間增大，逆反應(yīng)速率逐漸增大，其t₁之后的正逆反應(yīng)曲線為：，故答案為：；

Ⅱ．（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反應(yīng)的焓變△H=-（600KJ/mol-508KJ/mol）=-92KJ/mol；圖2分析可知反應(yīng)進(jìn)行的氮?dú)獾钠鹗剂繛?.6mol，反應(yīng)過程中消耗氮?dú)馕镔|(zhì)的量為0.3mol，依據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算得到反應(yīng)過程中放熱=92KJ/mol×0.3mol=27.6KJ；
圖象1分析可知反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物能量高于生成物能量，溫度升高平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，故答案為：減��；
（4）圖象分析2L的密閉容器中，V（N₂）=$\frac{1}{3}$V（H₂）=$\frac{\frac{0.6mol-0.3mol}{2L}}{10min}$=0.015mol/L•min，V（H₂）=0.045mol/L•min；
從11min起其它條件不變，壓縮容器的體積為1L，壓強(qiáng)增大，平衡正向進(jìn)行，瞬間氮?dú)馕镔|(zhì)的量不變，隨平衡正向進(jìn)行，氮?dú)馕镔|(zhì)的量減小，則n（N₂）的變化曲線d符合；
故答案為：0.045mol/L•min；d；
（5）圖3表示平衡時(shí)氨氣含量與氫氣起始物質(zhì)的量關(guān)系，曲線上各點(diǎn)都處于平衡狀態(tài)，故a、b、c都處于平衡狀態(tài)，達(dá)平衡后，增大氫氣用量，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增大，故a、b、c三點(diǎn)中，c的氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率最高；
由圖3可知，氫氣的起始物質(zhì)的量相同時(shí)，溫度T₁平衡后，氨氣的含量更高，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，故溫度T₁＜T₂，溫度越高化學(xué)平衡越低，故K₁＞K₂；
故答案為：c；＜．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱化學(xué)方程式書寫，化學(xué)平衡影響因素分析判斷，圖象分析方法應(yīng)用等知識(shí)，綜合性較大，難度中等，是對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)．