H2是重要的化工原料，在工业生产和科学研究中具有重要地位，回答下列问题：（1）如何获得廉价的氢气是合成氨工业中的重要课题．目前常用戊烷跟水蒸气反应的方法获得氨气：C5H12（g

Question

H₂是重要的化工原料，在工业生产和科学研究中具有重要地位，回答下列问题：
（1）如何获得廉价的氢气是合成氨工业中的重要课题．目前常用戊烷跟水蒸气反应的方法获得氨气：
  C₅H₁₂（g）+5H₂O（g） (催化剂.)/(高温)5CO（g）+11H₂（g）
已知几个反应的能量变化如图所示，则上述反应的△H=___kJ•mol^-1．

（2）利用氢气合成氨的反应原理为：3H₂（g）+N₂（g） (高温、高压.)/(催化剂)2NH₃（g）现有甲、乙、丙3个固定容积为2L的密闭容器，在相同温度和催化剂条件下，按不同的反应物投入量进行合成氨反应，相关数据如下表示：

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	2molH2、2molN2	4molH2、4molN2	2molNH3
平衡时N2的浓度（mol•L-1）	c1	1.5	C3
N2的体积分数	w 1	w 2	w 3
混合气体的密度（g•L-1）	ρ1	ρ2	ρ3

①下列描述不能说明该反应已达到平衡状态的是___（填序号）
a．容器内混合气体的密度保持不变   
b.3v _正（N₂）=v _逆（H₂）
c．容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变
②乙容器中的反应在20min后达到平衡，这段时间内NH₃的平均反应速率v（NH₃）=___mol•L^-1•min^-1，该温度下，反应的平衡常数K=___L²•mol^-2（结果保留3位有效数字）；
③分析上表中的数据，下列关系正确的是___（填序号）．
a．c₁>c₃                 b．w ₁<w ₂            c．ρ₂>ρ₁>ρ₃
④在合成氨工业中，为了提高反应物的利用率，除了要提供适宜的温度、压强和使用催化剂外，还要采取的措施是___．
（3）一定条件下存在反应：H₂（g）+I₂（g）⇌2HI（g）△H<0，现有甲、乙两个完全相同的恒容绝热密闭容器，在甲中充入1molH₂和1molI₂（g），在乙中充入2molHI（g）．同时在700℃条件下开始反应，达到平衡时有关说法正确的是
①容器甲中气体的正反应速率比容器乙中的___（填“快”、“慢”或“相同”）
②容器甲中气体的平衡常数比容器乙中的___（填“大”、“小”或“相等”）
③容器甲中气体的颜色比容器乙中的___（填“深”、“浅”或“相同”）

Answer 1

（1）由可知：
①CO（g）+(1)/(2)O₂（g）=CO₂（g）△H=-aKJ•mol；
②H₂（g）+(1)/(2)O₂（g）=H₂O（g）△H=-bKJ•mol；
③C₅H₁₂（g）+8O₂（g）=5CO₂（g）+6H₂O（g）△H=-cKJ•mol，由盖斯定律可知C₅H₁₂（g）+5H₂O（g） (催化剂.)/(△)5CO（g）+11H₂（g）△H=5①+11②-③=c-5a-11b，
故答案为：c-5a-11b；
（2）①a．容器内混合气体的密度一直保持不变，不能作平衡的标志，故选；
b．3v_正（N₂）=v_正（H₂）═v_逆（H₂），达平衡状态，故不选；
c．容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变，说明气体的物质的量不变，反应达平衡状态，故不选；
故答案为：a；
②3H₂（g）+N₂（g） (催化剂.)/(高温高压)2NH₃（g）
初起（mol•L^-1）：2               2                         0
变化（mol•L^-1）：1.5           0.5                      1
平衡（mol•L^-1）：0.5           1.5                     1
根据v（NH₃）=(1mol/L)/(20min)=0.05mol•L^-1•min^-1，
K=(12)/(0．53×1.5)=5.33，
故答案为：0.05；5.33；
③a．丙相当在甲的基础上减少氢气，平衡逆向移动，氮气的浓度增大，所以c_l>c₃，故正确； 
b．乙相当在甲基础上增大压强，平衡正向移动，所以w_l>w₂，故错误；
c．根据ρ=(m)/(V)，体积相同，气体的质量越大密度越大，m_乙>m_甲>m_丙，所以ρ₂>ρ₁>ρ₃，故正确；
故答案为：ac；
④将产物混合气中的氨冷却分离后，剩余气体循环使用，也可以使平衡正向移动，提高反应物的利用率，
故答案为：将产物混合气中的氨冷却分离后，剩余气体循环使用；
（3）①容器甲中从正反应开始到达平衡，容器乙中从逆反应开始到达，平衡建立的途径不相同，反应速率，甲正反应速率大于乙，故答案为：快；
B．温度相同时，甲乙两容器中达到的平衡相同，平衡常数相同，但绝热容器乙中所到达的平衡状态，相当于在容器甲中平衡的基础上降低温度，平衡向正反应移动，K（甲）<K（乙），故答案为：小；
C．容器乙中所到达的平衡状态，相当于在容器甲中平衡的基础上降低温度，平衡向正反应移动，故容器甲中的气体颜色比容器乙中的气体颜色深，故答案为：深．