Question

（2013?德州二模）化學反應原理在工業生產中具有十分重要的意義．
（1）合成氨用的氫氣有多種制取方法：請你寫出用C制備水煤氣的化學反應方程式

C+H₂O

高溫  .

CO↑+H₂↑

．還可以由天然氣或重油制取氫氣：CH₄+H₂O（g）

高溫    .

催化劑

CO+3H₂；比較以上兩種方法轉移6mol電子時，C和CH₄的質量之比是

9：4

．
（2）工業生產可以用NH₃（g）與CO₂（g）經過兩步反應生成尿素，兩步反應的能量變化示意圖如下：
則NH₃（g）與CO₂（g）反應生成尿素的熱化學方程式為

2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H=-134kJ?mol^-1

．
（3）已知反應Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H=αkJ?mol^-1．測得在不同溫度下，該反應的平衡常數K隨溫度的變化如下：

溫度（℃）	500	700	900
K	1.00	1.47	2.40

①該反應的化學平衡常數表達式K=

c(CO)

C(CO2)

，a

＞

0（填“＞”、“＜”或“：”）．在500℃2L密閉容器中進行反應，Fe和CO₂的起始量均為4mol，則5min后達到平街時CO₂的轉化率為

50%

，生成CO的平均速率v（CO）為

0.2mol/（Lmin）

．
②700℃反應達到平衡后，要使該平衡向右移動，其他條件不變時，可以采取的措施有

C

（填字母）．
A．縮小反應器容積    B．增加Fe的物質的量   C．升高溫度到900℃D．使用合適的催化劑．

Answer 1

分析：（1）根據碳單質和水蒸氣之間的反應結合電子轉移知識來計算回答；
（2）根據熱化學方程式的含義和書寫方法結合圖中信息，利用蓋斯定律來回答判斷；
（3）①化學平衡常數，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，據此書寫反應①的平衡常數，注意固體不需要寫出；由表中數據可知，對于反應①，溫度越高平衡常數越大，說明升高溫度平衡向正反應移動，據此判斷a值的符號；利用三段式表示出平衡時各組分的物質的量，再利用轉化率定義根據v=

△c

△t

計算v（CO）；
②根據化學平衡移動的影響因素知識來回答．

解答：解：（1）用C制備水煤氣的化學反應方程式為C+H₂O

高溫  .

CO↑+H₂↑，反應中轉移電子的物質的量是2mol，轉移6mol電子時，消耗碳單質的質量是：12g×3=36g，反應CH₄+H₂O（g）

高溫    .

催化劑

CO+3H₂中轉移電子是6moL，消耗甲烷的質量是16g，所以以上兩種方法轉移6mol電子時，C和CH₄的質量之比是36：16=9：4，
故答案為：C+H₂O

高溫  .

CO↑+H₂↑；9：4；
（2）第一步：2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（l，氨基甲酸銨）△H₁=-272KJ/mol，
第二步：H₂NCOONH₄（l）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H₂=138KJ/mol，
根據蓋斯定律，兩個過程相加得到NH₃（g）與CO₂（g）反應生成尿素的熱化學方程式為2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H=-134kJ?mol^-1；
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（s）△H=-134kJ?mol^-1；
（3）①反應Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）的平衡常數k=

c(CO)

c(CO2)

，由表中數據可知，對于反應①，溫度越高平衡常數越大，說明升高溫度平衡向正反應移動，
升高溫度平衡向吸熱反應進行，故a＞0，
令平衡時參加反應的二氧化碳的物質的量為xmol，則：
           Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）
開始（mol）：4                  0
變化（mol）：x                  x
平衡（mol）：4-x                 x
所以

x

4-x

=1解得x=2，
故二氧化碳的轉化率為

2

4

×100%=50%，
故CO表示的平均速率v（CO）=

2mol 2L

5min

=0.2mol/（L?min）
故答案為：

c(CO)

c(CO2)

；＞；50%；0.2mol/（Lmin）；
②A、縮小反應器容積，壓強增大，化學平衡不移動，故A錯誤；
B．增加Fe的物質的量，不會引起化學平衡的移動，故B錯誤；
C．升高溫度到900℃，化學平衡正向移動，故C正確；
D．使用合適的催化劑，不會引起化學平衡的移動，故D錯誤．
故選C．

點評：本題考查學生化學反應中的反應熱和焓變間的關系以及化學反應速率和化學平衡移動方面的知識，屬于綜合知識的考查，難度大．