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氨是最重要的化工产品之一.其生产方法也在逐渐改进中,各国科学家均在为提高氨的产量,降低能耗做各种有益的探究.试运用所学知识,解决下列问题:(1)合成氨用的H2可以用CH4为原
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氨是最重要的化工产品之一.其生产方法也在逐渐改进中,各国科学家均在为提高氨的产量,降低能耗做各种有益的探究.试运用所学知识,解决下列问题:

(1)合成氨用的H2可以用CH4为原料制得.其总反应方程式为:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)
①对于气体反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作KP),则上述反应的KP=
.该反应的△S______0,(填“>”、“=”或“<”).
②能说明该反应达到平衡状态的是______.
A.v(CH4)═3v(H2)
B.恒容容器中,体系的压强不再改变
C.恒容容器中,体系中气体的密度不再改变
D.恒容容器中,气体的摩尔质量不再改变
(2)有关化学反应的能量变化如图1所示.则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式:______.
(3)合成氨用的H2还可用水煤气为原料制得.其总反应方程式为:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
①图2是在一定条件下发生上述反应时,反应物和生成物能量与活化能的关系.在图2中曲线______(填“a”或“b”)表示加入催化剂的能量变化曲线,催化剂能加快反应速率的原因是______;
②已知该反应平衡常数随温度的变化如下:
在500℃时将0.2mol CO和0.2mol H2O放入容积为2L的密闭容器中,t1时达到平衡,反应过程中c(CO)随时间t变化趋势曲线如图3所示.若其他条件不变,t1时将容器体积先迅速压缩到1L,t2时迅速升温至800℃,t3重新达到平衡.画出t1-t4的c(CO)随时间t变化趋势曲线.

(1)合成氨用的H2可以用CH4为原料制得.其总反应方程式为:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)
①对于气体反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作KP),则上述反应的KP=
P3(H2)•P(CO) |
P(CH4)•P(H2O) |
P3(H2)•P(CO) |
P(CH4)•P(H2O) |
②能说明该反应达到平衡状态的是______.
A.v(CH4)═3v(H2)
B.恒容容器中,体系的压强不再改变
C.恒容容器中,体系中气体的密度不再改变
D.恒容容器中,气体的摩尔质量不再改变
(2)有关化学反应的能量变化如图1所示.则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式:______.
(3)合成氨用的H2还可用水煤气为原料制得.其总反应方程式为:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
①图2是在一定条件下发生上述反应时,反应物和生成物能量与活化能的关系.在图2中曲线______(填“a”或“b”)表示加入催化剂的能量变化曲线,催化剂能加快反应速率的原因是______;
②已知该反应平衡常数随温度的变化如下:
温度 | 400 | 500 | 800 |
平衡常数 | 9.94 | 9 | 1 |
▼优质解答
答案和解析
(1)①根据化学平衡常数表达式的写法可知,KP=
,正反应气体体积增大,△S>0,故答案为:
;>;
②A、不能说明正逆反应速率相等,故A错误;
B、反应前后气体体积不同,所以压强不变说明各组分浓度不变了,反应达到平衡状态,故B正确;
C、体积不变,反应物互为生成物都是气体,质量不变,所以密度不变不能说明反应达到平衡状态,故C错误;
D、平均相对分子质量不变,说明气体物质的量不变了,各组分浓度不变了,反应达到平衡状态,故D正确;
故选BD;
(2)图1中各反应的热化学方程式为:
①CO(g)+
O2(g)=CO2(g)△H=-282KJ/mol
②H2(g)+
O2(g)=H2O(g)△H=-241.8KJ/mol
③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-846.3KJ/mol
由盖斯定律③-②×3-①得到:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2 (g)△H=+161.1kJ•mol-1,
故答案为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2 (g)△H=+161.1kJ•mol-1;
(3)①催化剂通过降低反应的活化能,增大活化分子的百分数,从而增大有效碰撞的次数,达到加快反应速率的目的,
故答案为:b;催化剂能降低该反应的活化能,提高了活化分子的百分数,有效碰撞的次数增加,化学反应速率加快;
②反应前后气体体积不变,容器体积从2L变为1L时,平衡不发生移动,只是CO的浓度变为原来的2倍;平衡常数随温度的升高而减小,说明正反应放热,温度升高时平衡向吸热的逆向移动,CO浓度增大;如图
,
故答案为:
P3(H2)•P(CO) |
P(CH4)•P(H2O) |
P3(H2)•P(CO) |
P(CH4)•P(H2O) |
②A、不能说明正逆反应速率相等,故A错误;
B、反应前后气体体积不同,所以压强不变说明各组分浓度不变了,反应达到平衡状态,故B正确;
C、体积不变,反应物互为生成物都是气体,质量不变,所以密度不变不能说明反应达到平衡状态,故C错误;
D、平均相对分子质量不变,说明气体物质的量不变了,各组分浓度不变了,反应达到平衡状态,故D正确;
故选BD;
(2)图1中各反应的热化学方程式为:
①CO(g)+
1 |
2 |
②H2(g)+
1 |
2 |
③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-846.3KJ/mol
由盖斯定律③-②×3-①得到:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2 (g)△H=+161.1kJ•mol-1,
故答案为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2 (g)△H=+161.1kJ•mol-1;
(3)①催化剂通过降低反应的活化能,增大活化分子的百分数,从而增大有效碰撞的次数,达到加快反应速率的目的,
故答案为:b;催化剂能降低该反应的活化能,提高了活化分子的百分数,有效碰撞的次数增加,化学反应速率加快;
②反应前后气体体积不变,容器体积从2L变为1L时,平衡不发生移动,只是CO的浓度变为原来的2倍;平衡常数随温度的升高而减小,说明正反应放热,温度升高时平衡向吸热的逆向移动,CO浓度增大;如图

故答案为:

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