Question

氮元素及其化合物在國防科學技術生產中有重要應用。
（1）寫出實驗室制NH₃的化學反應方程式　　　　　　　　　　　　　　　           
（2）工業合成氨的原料是氮氣和氫氣。氮氣是從空氣中分離出來的，氫氣的來源是水和碳氫化合物，寫出以天然氣為原料制取氫氣的化學反應方程式　　　　　  　　　　　　　　。
（3）在合成氨的原料氣制備過程中混有CO對催化劑有毒害作用，欲除去原料氣中的CO，可通過如下反應來實現：CO(g)+H₂O(g)CO₂ (g)+ H₂ (g) △H＜0，反應達到平衡后，為提高CO的轉化率，可采取的措施有　　　　　                            　，已知1000K時該反應的平衡常數K=0.627，若要使CO的轉化率超過90%，則起始物中，c(H₂O)﹕c(CO)不低于　　　　　　，
（4）在容積為2L容器中發生反應CO(g)+H₂O(g)CO₂ (g)+ H₂ (g)，已知c(CO)與反應時間t變化曲線Ⅰ

若在t₀時刻將容器的體積擴大至4L，請在答題卡圖中繪出c(CO)與反應時間t變化曲線Ⅱ

（5）工業上尿素CO(NH₂)₂由CO₂和NH₃在一定條件下合成，其化學反應方程式為　　　　　　　　
（6）合成尿素時，當氨碳比=4，CO₂的轉化率隨時間的變化關系如右圖所示．
　①A點的逆反應速率v_逆(CO₂)　 B點的正反應速率為v_正(CO₂)（填“＞”、“＜”或“＝”）
　②NH₃的平衡轉化率為　　　　　　 。

Answer 1

（1）Ca(OH)₂+2NH₄Cl2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O
（2） CH₄＋H₂OCO＋3H₂（或CH₄＋2H₂O CO₂＋4H₂）
（3）適當降低溫度或吸收除去二氧化碳      13.8  
（4）
（5）
（6）①　＜ ②30%　

試題分析：（1）在實驗室NH₃是用銨鹽與堿共熱制取的，化學反應方程式為：Ca(OH)₂+2NH₄Cl2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O。（2）以天然氣為原料制取氫氣的化學反應方程式為CH₄＋H₂OCO＋3H₂（或CH₄＋2H₂O CO₂＋4H₂）（3）因為該反應是個反應前后氣體體積相等的放熱反應。反應達到平衡后，為提高CO的轉化率可以適當降低溫度或吸收除去二氧化碳或增大水蒸汽的濃度等方法。用平衡三部曲來進行計算。假設起始物中，c(H₂O)為xmol/L,在反應過程中 CO的轉化率最小為90%，則轉化的CO的最小值為0.9xmol/L，   
CO（g）+ H₂O（g）? CO₂（g）+   H₂（g）
起始濃度(mol/L)   x           y            0                0
變化濃度(mol/L)  0.9x       0.9x        0.9x              0.9x
平衡濃度(mol/L)   0.1x      y-0.9x       0.9x             0.9x，
根據平衡常數列式：;解得因此只要二者的比值大于13.8，轉化率就會超過90%．（4）當容器的容積由2L變為4L時，反應混合物個物質的濃度都是原來的一半，濃度減小，反應速率減慢，達到平衡所需要的時間延長。由于該反應是反應前后氣體體積相等的反應，所以減小壓強，化學平衡不發生移動。容積四原來的2倍，則達到平衡時各物質的濃度都是原平衡的1/2.畫圖為：

（5）工業上尿素CO(NH₂)₂由CO₂和NH₃在一定條件下合成，其化學反應方程式為（6）①因為在B點時反應達到平衡，在A點還沒有達到平衡。反應是從正 反應方向開始的。在達到平衡前的任何時刻，對于任何物質V_正都大于V_逆。所以A點的逆反應速率v_逆(CO₂) ＜B點的正反應速率為v_正(CO₂)。　②假設反應開始時c(CO₂)=1mol/L,則c(NH₃)=4mol/L.當達到平衡時由于CO₂的轉化率為60%.轉化濃度為: 1mol/L×60%=0.6mol/L.根據方程式可知NH₃轉化濃度為1.2mol/L因此NH₃的平衡轉化率為(1.2mol/L÷4mol/L) ×100%=30%.