Question

【題目】合成氨工業(yè)是貴州省開磷集團(tuán)的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一。氨是一種重要的化工原料，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。

（1）在一定溫度下，在固定體積的密閉容器中進(jìn)行可逆反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是___。

a.3v正(H2)=2v逆(NH3)

b.單位時(shí)間生成mmolN2的同時(shí)生成3mmolH2

c.容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不再隨時(shí)間而變化

d.混合氣體的密度不再隨時(shí)間變化

（2）工業(yè)上可用天然氣原料來制取合成氨的原料氣氫氣。某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)模擬工業(yè)制取氫氣的

原理，在一定溫度下，體積為2L的恒容密閉容器中測得如下表所示數(shù)據(jù)。請回答下列問題：

時(shí)間/min	CH4(mol)	H2O(mol)	CO(mol)	H2(mol)
0	0.40	1.00	0	0
5	a	0.80	c	0.60
7	0.20	b	0.20	d
10	0.21	0.81	0.19	0.64

①寫出工業(yè)用天然氣原料制取氫氣的化學(xué)方程式：___。

②分析表中數(shù)據(jù)，判斷5min時(shí)反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)？___（填“是”或“否”），前5min反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(CH4)=___。

③反應(yīng)在7～10min內(nèi)，CO的物質(zhì)的量減少的原因可能是___ (填字母)。

a.減少CH4的物質(zhì)的量 b.降低溫度 c.升高溫度 d.充入H2

Answer 1

【答案】c CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) 是 0.020mol·L-1·min-1 d

【解析】

（1）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的物理量不變，據(jù)此分析，注意不同物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于計(jì)量系數(shù)之比；

（2）①結(jié)合表中數(shù)據(jù)，根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)與物質(zhì)的量呈正比進(jìn)行分析解答；

②根據(jù)平衡時(shí)物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化分析；根據(jù)反應(yīng)速率＝△c/△t計(jì)算；

③反應(yīng)在7~10min內(nèi)，CO的物質(zhì)的量減少，而氫氣的物質(zhì)的量增大，據(jù)此分析。

（1）a．達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，v正(H2): v逆(NH3)=3:2，即2v正(H2)＝3v逆(NH3)，故a錯(cuò)誤；

b．氮?dú)夂蜌錃舛际欠磻?yīng)物，單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)mmol氮?dú)獾耐瑫r(shí)，必然生成3mmol氫氣，反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；

c．該反應(yīng)正反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，在恒容條件下，反應(yīng)正向進(jìn)行，氣體的總壓強(qiáng)減小，反應(yīng)逆向進(jìn)行，氣體的總壓強(qiáng)增大，容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；

d．根據(jù)質(zhì)量守恒、容器的體積不變得知，無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，混合氣體的密度始終不變，所以不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故d錯(cuò)誤；

故答案為：c；

（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)5min，消耗0.2molH2O，生成0.3molH2，因此H2O和H2的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為1：3，反應(yīng)7min時(shí)，消耗0.2molCH4，生成0.2molCO，因此CH4和CO的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為1：1，則用天然氣原料制取氫氣的化學(xué)方程式為CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)，故答案為：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)；

②根據(jù)方程式CH4+H2O＝CO+3H2結(jié)合表中數(shù)據(jù)可知c＝0.2，所以5 min時(shí)反應(yīng)已經(jīng)處于平衡狀態(tài)；前5 min內(nèi)消耗甲烷是0.2mol，濃度是0.1mol/L，則反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(CH4)＝0.1mol/L÷5min＝0.02 mol·L－1·min－1，故答案為：是；0.020mol·L-1·min-1；

③反應(yīng)在7~10min內(nèi)，CO的物質(zhì)的量減少，而氫氣的物質(zhì)的量增大，可能是充入氫氣，使平衡逆向移動(dòng)引起的，d選項(xiàng)正確，故答案為：d。