Question

【題目】根據要求回答下列有關問題。

（1）已知：①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) △H1=+489.0kJ/mol

②Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)△H2=-28.0kJ/mol

③C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H3=akJ/mol

則a=_______kJ/mol。

（2）工業合成氨時，合成塔中每產生1molNH3放出46.1kJ的熱量。

某小組研究在500℃下該反應過程中的能量變化。他們分別在體積均為VL的兩個恒溫恒容密閉容器中加入一定量的反應物，使其在相同溫度下發生反應。相關數據如下：

容器	起始時各物質物質的量/mol			達到平衡的時間	達平衡時體系能量的變化/kJ
	N2	H2	NH3
a	1	4	0	t1min	放出熱量：27.66kJ
b	2	8	0	t2min	放出熱量：Q

①容器a中，0～t1時間的平均反應速率為v(H2)=_______。

②容器b中反應達平衡狀態時，Q_______55.32kJ；平衡時，容器中H2的轉化率：a_______b(填“>”或“<”或“=”)。

（3）以氨為原料，合成尿素的反應原理為：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)△H=akJ·mol-1。

為研究平衡時CO2的轉化率與反應物投料比[]及溫度的關系，研究小組在10L恒容密閉容器中進行模擬反應，(Ⅰ、Ⅱ曲線分別表示在不同投料比時，CO2的轉化率與溫度之間的關系)。

①a_______0(填“>”或“<”)。

②若n(CO2)起始=10mol，曲線Ⅱ的投料比為0.5，在100℃條件下發生反應，達平衡至點，則A點壓強與起始壓強比為____________________。

③A點平衡常數與B點平衡常數間的關系：KA_______KB;

B點平衡常數與C點平衡常數間的關系，KB_______KC(填“>”或“<”或“=”)

Answer 1

【答案】 +172.3 mol·L-1·min-1 > < < 2∶3 = ＞

【解析】（1）①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) △H1=+489.0kJ/mol；②Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)△H2=-28.0kJ/mol；由①②可得③，所以a=+172.3 。

（2）工業合成氨時，合成塔中每產生1molNH3放出46.1kJ的熱量，其熱化學方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·mol－1。由題中數據可知，放出27.66kJ熱量時，生成了0.6mol氨氣，則消耗0.9mol氫氣。①容器a中，0～t1時間的平均反應速率為v(H2)=mol·L-1·min-1。②容器b中的投料為容器a的2倍，若將其投在在體積為2VL的容器中，則可建立與a等效的平衡，此時可放出55.32kJ的熱量，然后將容器加壓至VL，平衡向正反應方向移動，所以反應達平衡狀態時，Q>55.32kJ；平衡時，容器中H2的轉化率：a<b。

（3）以氨為原料，合成尿素的反應原理為：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)△H=akJ·mol-1。①由圖象可知，CO2的轉化率隨溫度升高而減小，所以該反應為放熱反應，a<0。②若n(CO2)起始=10mol，曲線Ⅱ的投料比為0.5，則n(NH3)起始=20mol，在100℃條件下發生反應，達平衡至A點，由圖可知，A點對應CO2的轉化率為50%，則NH3(g)、CO2(g)、H2O(g)的平衡量分別為10mol、5mol、5mol，在同溫同體積條件下，氣體的壓強之比等于其物質的量之比，所以A點壓強與起始壓強比為（10+5+3）：（10+20）= 2∶3。③A點與B點處于相同溫度下，所以A點平衡常數與B點平衡常數間的關系為KA = KB；B點所處的溫度低于C點，由于該反應為放熱反應，所以B點平衡常數與C點平衡常數間的關系為KB＞KC。