Question

【題目】氮、碳都是重要的非金屬元素，含氮、碳元素的物質在工業生產中有重要的應用。

（1）請寫出工業上由NH3制取NO的化學方程式________________________________。

（2）一定條件下，鐵可以和CO2發生反應：Fe(s)+ CO2(g)FeO(s)+ CO(g)，已知該反應的平衡常數K與溫度T的關系如圖所示。

①該反應的逆反應是________________(填“吸熱”或“放熱”)反應。

②T℃、P pa壓強下，在體積為VL的容器中進行反應，下列能說明反應達到平衡狀態的是________。

A、混合氣體的平均相對分子質量不再變化；

B、容器內壓強不再變化；

C、υ正(CO2)= υ逆(FeO)

③T1溫度下，向體積為V L的密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO2，反應過程中CO和CO2物質的量與時間的關系如圖乙所示。則CO2的平衡轉化率為_________，平衡時混合氣體的密度與起始時氣體的密度之比為________________。

（3）在恒溫條件下，起始時容積均為5L的甲、乙兩密閉容器中(甲為恒容容器、乙為恒壓容器)，均進行反應：N2+3H22NH3，有關數據及平衡狀態特點見下表。

容器	起始投入			達平衡時
甲	2 mol N2	3 mol H2	0mol NH3	1.5mol NH3	同種物質的體積分數相同
乙	a mol N2	b mol H2	0mol NH3	1.2mol NH3

起始時乙容器中的壓強是甲容器的____________倍。

Answer 1

【答案】4NH3+5O2 4NO+6H2O 放熱 A 2/3 25/33 0.8

【解析】

（1）工業上用NH3和氧氣在催化劑存在的條件下反應制取NO；（2）①根據圖甲，隨溫度升高，K值增大，說明升高溫度平衡正向移動；②根據平衡定義和“變量不變”判斷平衡狀態；③利用“三段式”計算T1溫度下平衡轉化率；（3）壓強比等于物質的量比，利用差量法計算起始時的氣體物質的量；

（1）工業上用NH3和氧氣在催化劑存在的條件下反應制取NO，反應方程式是4NH3+5O2 4NO+6H2O；（2）①根據圖甲，隨溫度升高，K值增大，說明升高溫度平衡正向移動，所以該反應的逆反應是放熱反應；②Fe(s)+ CO2(g)FeO(s)+ CO(g)，正反應氣體質量減小，氣體物質的量不變，根據 ，平均相對分子質量是變量，所以混合氣體的平均相對分子質量不再變化，一定達到平衡狀態，故選A；反應過程中氣體物質的量不變，所以容器內壓強是恒量，壓強不再變化不一定平衡，故不選B；氧化亞鐵是固體，不能表示反應速率，故不選C。③T1溫度下，平衡常數為2，向體積為V L的密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO2，設二氧化碳起始物質的量為x，變化物質的量為y，
Fe（s）+CO2（g）FeO（s）+CO（g）
起始量 x 0
變化量 y y
平衡量 x-y y
平衡常數K= ，所以，二氧化碳轉化率 ；容器體積不變，平衡時混合氣體的密度與起始時氣體的密度之比為反應前后氣體的質量比，平衡時混合氣體的密度與起始時氣體的密度之比為 ，將代入得；

（3）

N2+3H22NH3 △n

1 3 2 2

1.5 x

x=1.5（mol），平衡后氣體的物質的量是5mol-1.5mol=3.5mol，甲中氨氣的體積分數是 ；設平衡后乙中氣體的物質的量是zmol，則 ，z=2.8mol；

N2+3H22NH3 △n

1 3 2 2

1.2 y

y=1.2（mol）；乙反應前氣體物質的量是2.8mol+1.2mol=4mol，所以起始時乙容器中的壓強是甲容器的0.8倍。