氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。

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1. 氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。

(1) 下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分化学平衡常数K的值。

反应

大气固氮

$\text{[math]}$

工业固氮

$\text{[math]}$

温度/℃

2000

400

450

平衡常数K

$\text{[math]}$

0.1

$\text{[math]}$

0.507

0.152

①分析数据可知：大气固氮反应属于(填“吸热”或“放热”)反应。

②分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因：。

③下图是工业固氮反应达到平衡，混合气中 $\text{[math]}$ 的体积分数随温度或压强变化的曲线，图中L( $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ )、X分别代表温度或压强。其中X代表的是(填“温度”或“压强”)； $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”)原因是。

(2) 实验室模拟工业固氮，在压强为PMPa的恒压容器中充入1mol $\text{[math]}$ 和3mol $\text{[math]}$ ，反应混合物中 $\text{[math]}$ 的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示，其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。

①图中b点的转化率为； $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“=”或“<”)。

②475℃，反应达平衡时容器体积为V，则该反应的平衡常数K=。

【考点】

化学平衡常数; 化学平衡的计算;

【答案】

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综合题困难

1. 氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以下反应是目前大规模制取氢气的重要方法之一、 $\text{[math]}$

(1)欲提高CO的平衡转化率，理论上可以采取的措施为。

A.增大压强 B.升高温度 C.加入催化剂 D.通入过量水蒸气

(2)800C时，该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ ，在容积为1L的密闭容器中进行反应，测得某一时刻混合物中CO、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的物质的量分别为1mol、3mol、1mol、1mol。

①写出该反应的平衡常数表达式 $\text{[math]}$ 。

②该时刻反应(填“正向进行”或“逆向进行”或“达平衡”)。

(3)830℃时，该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ ，在容积为1L的密闭容器中，将2mol CO与2mol $\text{[math]}$ 混合加热到830℃。反应达平衡时CO的转化率为。

(4)图1表示不同温度条件下，CO平衡转化率随着 $\text{[math]}$ 的变化趋势。判断 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的大小关系：。说明理由。

(5)实验发现，其它条件不变，在相同时间内，向反应体系中投入一定量的CaO可以增大 $\text{[math]}$ 的体积分数，实验结果如图2所示。(已知：1微米= $\text{[math]}$ 米，1纳米= $\text{[math]}$ 米)。投入纳米CaO比微米CaO， $\text{[math]}$ 的体积分数更高的原因是。

综合题普通

气态烃制取合成氨原料通常用蒸汽转化法。

I．甲烷蒸汽转化时的主反应为：

反应①：CH₄(g)+H₂O(g) $\text{[math]}$ CO(g)+3H₂(g) ∆H=+206.4kJ/mol

反应②：CO(g)+H₂O(g) $\text{[math]}$ CO₂(g)+H₂(g) ∆H=-41.2kJ/mol

（1）则：反应③CH₄(g)+2H₂O(g) $\text{[math]}$ CO₂(g)+4H₂(g)∆H=。

（2）测得两种反应的Kp随温度变化如下图所示，则表达反应①的K_p曲线为(填”M”或“N”)，由图可知，在750℃时，反应③的K_p=。

II．在一定的条件下，可能发生析碳反应：

反应④：2CO(g) $\text{[math]}$ CO₂(g)+C(s) ∆H=-165.5kJ/mol

反应⑤：CH₄(g) $\text{[math]}$ C(s)+2H₂(g) ∆H=+82.5kJ/mol

反应⑥：CO(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ C(s)+H₂O(g) ∆H=-123kJ/mol

（3）为减少析碳生产上常选择高温条件，其原因分别是为。

III．在合成氨反应中，入口气体体积比N₂﹕H₂=1﹕3，出口气体体积比N₂﹕H₂﹕NH₃=9﹕27﹕6。

（4）H₂转化率=。

（5）在t℃压强为5MPa恒压装置中通入氢氮体积比为3的混合气体，测得体系中气体的含量与时间关系如下图：

当反应进行20min达到平衡，试求0~20min内氢气的平均反应速率v(H₂)=MPa•min^-1；该温度下 $\text{[math]}$ N₂(g)+ $\text{[math]}$ H₂(g)=NH₃(g)的K_p= (3^1/2=1.732，保留2位有效数字)；若起始条件一样，容器为恒容状态，则达到平衡N₂的平衡状态符合上图中点。(填“a”、“b”、“c”、“d”)

综合题普通

3. $\text{[math]}$ 常用于制造农药等，磷在氯气中燃烧生成这两种卤化磷。回答下列问题：

(1) 实验测得 $\text{[math]}$ 的速率方程为 $\text{[math]}$ 为速率常数，只与温度、催化剂有关），速率常数 $\text{[math]}$ 与活化能的经验关系式为 $\text{[math]}$ （R、C为常数， $\text{[math]}$ 为活化能， $\text{[math]}$ 为热力学温度）。

①一定温度下，向密闭容器中充入适量 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，实验测得在催化剂Cat1、Cat2作用下，Rlnk与 $\text{[math]}$ 的关系如图所示。催化效能较高的是（填“Cat1”或“Cat2”），判断依据是。

②将2nmol PCl₃ (g)和nmol Cl₂(g)充入体积不变的密闭容器中，一定条件下发生上述反应，达到平衡时，PCl₅(g)为 $\text{[math]}$ ，如果此时移走 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，在相同温度下再达到平衡时 $\text{[math]}$ 的物质的量为x，则 $\text{[math]}$ 为（填标号）。

A． $\text{[math]}$ B． $\text{[math]}$ C． $\text{[math]}$ D． $\text{[math]}$

(2) 向恒容密闭容器中投入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，发生反应： $\text{[math]}$ 。不同条件下反应体系总压强 $\text{[math]}$ 随时间 $\text{[math]}$ 的变化如图所示。

①相对曲线b，曲线a改变的条件可能是；曲线c改变的条件可能是。

②曲线b条件（恒温恒容）下，该反应的逆反应 $\text{[math]}$ 的压强平衡常数 $\text{[math]}$ kPa。

(3) 温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入 $\text{[math]}$ ，反应 $\text{[math]}$ 经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：

$\text{[math]}$	0	50	150	250	350
$\text{[math]}$	1.0	0.84	0.82	0.80	0.80

①反应在前150s的平均反应速率 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

②相同温度下，起始时向该2.0L恒容密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，反应达到平衡前 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （填“>”或“<”）。

综合题普通

催化剂	t=350℃		t=400℃
催化剂	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
催化剂Ⅰ	10.8	12722	345.2	42780
催化剂Ⅱ	9.2	10775	34	38932

温度/ $\text{[math]}$	950	1000	1050	1100	1150
$\text{[math]}$	0.5	1.5	3.6	5.5	8.5
$\text{[math]}$	0.0	0.0	0.1	0.4	1.8