Question

【題目】合成氨是人類科學技術上的一項重大突破，反應原理為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。一種工業合成氨的簡式流程圖如下：

（1）①步驟Ⅱ中制氫氣的原理如下：

a．CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)；K1

b．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)；K2

則反應CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)；K=___________(用含K1、K2的代數式表示)。

②T1溫度時，對于反應：CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+ H2(g)，向2 L的恒容密閉容器中通入一定量的CO和H2O(g)。若達到平衡后，反應放熱Q kJ，保持其他條件不變，只是向原平衡體系中再通入0.20 mol H2O(g)，則下列說法正確的是_____________。

a．CO的轉化率將增大 b．達到新平衡時的反應熱ΔH ＞ —Q

c．氣體的密度將不變 d．H2O的體積分數增大

（2）將3 molH2和2 molN2充入某恒溫恒壓容器中，發生合成氨的反應：3H2(g) ＋N2(g) 2NH3(g)，達平衡時NH3的濃度為c mol·L-1。保持溫度不變，按下列配比分別充入該容器，平衡后NH3的濃度不為c mol·L-1的是_________。

a．6 molH2 + 4 molN2

b．0.75 molH2 + 0.75 molN2 + 0.5 molNH3

c．3 molH2+ 1 molN2 + 2 mol NH3

（3）H2O2作為氧化劑在反應時不產生污染物被稱為綠色氧化劑，因而受到人們越來越多的關注。為比較Fe3＋和Cu2＋對H2O2分解的催化效果，某化學研究小組的同學分別設計了如圖甲、乙所示的實驗。請回答下列問題：

①定性圖甲可通過觀察產生氣泡的快慢的定性分析比較得出結論。有同學提出將FeCl3溶液改為Fe2(SO4)3溶液，你認為___________，（填合理或不合理）

②定量如圖乙所示，實驗時均以生成40 mL氣體為準，其他可能影響實驗的因素均已忽略。檢查該裝置氣密性的方法是：關閉A的活塞，將注射器活塞向外拉出一段后松手，過一段時間后看__________，實驗中需要測量的數據是_________________。

Answer 1

【答案】K1·K2 ad c 合理 注射器活塞是否復原 生成40mL氣體所需要的時間

【解析】

（1）①根據化學平衡常數的表達式分析；

②根據濃度對化學平衡的影響分析；

（2）根據恒溫恒壓下等效平衡的規律分析；

（3）比較不同催化劑對雙氧水分解的催化效果時，采用控制變量法，排除陰離子的干擾；比較反應速率快慢，需測收集40mL氣體所用時間。

（1）①a．CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)；K1 ①

b．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)；K2 ②

將①+②得：CH4(g)＋2H2O(g) CO2(g)＋4H2(g)；

K==K1·K2，

答案為：K1·K2。

②a．向原平衡體系中再通入0.20 mol H2O(g)，平衡正向移動，CO的轉化率將增大，a正確；

b．向原平衡體系中再通入0.20 mol H2O(g)，平衡正向移動，放出的熱量增多，但達到新平衡時的反應熱ΔH不變，b錯誤；

c．體積不變，但氣體的質量增大，所以氣體的密度將增大，c錯誤；

d．加入H2O，雖然平衡正向移動，但H2O的體積分數增大，d正確。

答案為：a d

（2）a．6 molH2 + 4 molN2，與3 molH2和2 molN2屬于恒溫恒壓下的等效平衡，平衡后NH3的濃度為c mol·L-1；

b．將生成物全部轉化為反應物，即為1.5 molH2 + 1 molN2，與3 molH2和2 molN2屬于恒溫恒壓下的等效平衡，平衡后NH3的濃度為c mol·L-1；

c．將生成物全部轉化為反應物，即為6molH2+ 2molN2，與3 molH2和2 molN2不屬于等效平衡，平衡后NH3的濃度不為c mol·L-1；

答案為：c。

（3）①FeCl3溶液和CuSO4溶液不僅陽離子不同，而且陰離子不同，所以對H2O2分解速率的影響可能是陰離子不同引起的，為了探究陽離子不同對反應速率的影響，應控制陰離子相同，將FeCl3改為Fe2（SO4）3溶液合理；答案為：合理。

②檢查該裝置氣密性的方法是：關閉A的活塞，將注射器活塞向外拉出一段后松手，若裝置不漏氣，則導致錐形瓶壓強減小，過一段時間后就會恢復原狀；要比較催化效果，一種方法是可以看相同時間內產生的氣體量，另一種方法是看產生相同量的氣體所需的時間。對于此題來說，實驗中需要測量的數據是生成40mL氣體所需要的時間。

答案為：注射器活塞是否復原；生成40mL氣體所需要的時間。