Question

I．在500 ℃、2×10⁷ Pa和催化剂条件下合成氨工业的核心反应是：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH＝Q kJ·mol^－1。反应过程中能量变化如图所示，回答下列问题：

（1）在500 ℃、2×10⁷Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5 mol N₂和1.5 mol H₂，充分反应后，放出的热量_______(填“<”“>”或“＝”)46.2 kJ，理由是_____________。

（2）将一定量的H₂(g)和N₂(g)放入1 L密闭容器中，在500 ℃、2×10⁷ Pa下达到平衡，测得N₂为0.10 mol，H₂为0.30 mol，NH₃为0.10 mol。则该条件下达到平衡时H₂的转化率为________。该温度下的平衡常数K的值为________（结果用分数表示）。若升高温度，K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。

II．一定条件下，某容积为1L的密闭容器中发生如下反应：C(s) + H₂O(g)CO(g) + H₂(g)

（1）维持温度不变，向该容器中充入2 mol C(s)和2 mol H₂O(g)，达到平衡后混合气体的平均分子量为M，则M的范围为                      。

（2）在（1）中若起始时充入的是2.5 molCO(g)和4molH₂(g)，达到平衡后混合气体的平均相对分子质量为           。

Answer

I（1）＜；此反应为可逆反应，0.5 mol N2和1.5 mol H2不可能完全反应，所以放热小于46.2 kJ （2）1/3 100/27 减小 II．（1）15＜M＜18 （2）12

【解析】

试题分析：I（1）由图可知，1mol N2和3mol H2完全反应放出热量为92.4kJ，此反应为可逆反应，0.5 mol N2和1.5 mol H2不可能完全反应，充分反应后，放出的热量＜46.2kJ；

（2）将一定量的H2（g）和N2（g）放入1L密闭容器中，在500℃、2×107 Pa下达到平衡，测得N2为0.10mol，H2为0.30mol，NH3为0.10mol，则：

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

起始量（mol）：0.15 0.45 0

变化量（mol）：0.05 0.15 0.1

平衡量（mol）：0.1 0.3 0.1

氢气转化率=×100%=33.3%；

平衡常数K= ==100/27；正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小；

II．（1）反应前平均相对分子质量即为水蒸气的相对分子质量为18，假设C和水完全转化为CO和氢气，则生成2molCO和 2mol氢气，M==

=15g/mol，所以平均相对分子质量为15，即范围是15＜M＜18；

（2）===12。

考点：考查可逆反应计算