0.1＋xΔc（CO2）0.06 mol·L

1 000 ℃时，K＝＝4.0，x＝0.06。则v(CO2)＝＝＝0.006

0.1－xΔt10 minmol·L·min。

0.06

CO的平衡转化率为×100%＝60%。

0.1

(3)对于题中反应，由于Fe、Fe2O3是固体，改变其用量不影响平衡；由于此反应是一个反应前后气体体积不变的反应，减小容器容积，对平衡无影响；催化剂不影响平衡；移出部分CO2，平衡右移，CO的平衡转化率增大；升高反应温度，平衡左移，CO的平衡转化率减小。

答案：(1)

－1

－1

－1

c（CO2）

<

c（CO）

－1

－1

(2)0.006 mol·L·min 60% (3)C

11．Ⅰ.氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。

(1)下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分化学平衡常数K的值。

大气固氮 反应 N2(g)＋O2(g)2NO(g) 温度/℃ 平衡常数K 27 3.84×10－31工业固氮 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 2 000 25 5×10 8 400 0.507 450 0.152 0.1 ①分析数据可知：大气固氮反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应。 ②分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因是________________________________________________________________________。

(2)工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定N2的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线，下图所示正确的是________(填“A”或“B”)；比较p1、p2的大小关系：________。

Ⅱ.目前工业合成氨的原理是N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)。

(3)在一定温度下，将1 mol N2和3 mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应，达到平衡状态时，测得气体总物质的量为2.8 mol。

①达平衡时，H2的转化率α＝________。

②已知平衡时，容器压强为8 MPa，则平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替浓度计

17

算，分压＝总压×物质的量分数)。

解析：Ⅰ.(1)①由表中数据可知，温度从27 ℃升高到2 000 ℃，K增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应是吸热反应；②大气固氮的K值小，转化率低，不适合大规模生产。(2)工业固氮，随温度升高，K值减小，平衡向逆反应方向移动，N2的转化率降低，所以图A正确。相同温度下，p1→p2，N2的转化率升高，说明平衡向正反应方向移动，正反应是气体体积减小的反应，说明压强增大，即p2＞p1。

Ⅱ.(3)设达到平衡时，参加反应的N2的物质的量为a mol，列“三段式”： N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)

n(始)/mol 1 3 0 n(变)/mol a 3a 2a n(平)/mol 1－a 3－3a 2a

（3×0.6） mol

由(1－a)＋(3－3a)＋2a＝2.8，解得a＝0.6，H2的转化率α＝×100%

3 mol13p（NH3）

＝60%；N2的平衡分压为(×8) MPa，H2、NH3的平衡分压均为(×8) MPa，Kp＝

77p（N2）·p3（H2）49

＝。 192

答案：Ⅰ.(1)①吸热 ②大气固氮的K值小，正向进行的程度小(或转化率低)，不适合大规模生产

(2)A p2＞p1

49

Ⅱ.(3)①60% ②(或0.255或0.26)

192

12．合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能，在配合氢能的开发中起着重要作用。 (1)一定温度下，某贮氢合金(M)的贮氢过程如下所示，纵轴表示平衡时氢气的压强(p)，横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。

2

在OA段，氢溶解于M中形成固溶体MHx，随着氢气压强的增大，H/M逐渐增大；在AB段，MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy，氢化反应的方程式为zMHx(s)＋H2(g)

zMHy(s)

ΔH1(Ⅰ)；在B点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M几乎不变。反应(Ⅰ)中z＝________(用含x和y的代数式表示)。温度为T1时，2 g 某合金4 min 内吸收氢气240 mL，吸氢速率v＝________mL·g·min。反应(Ⅰ)的焓变ΔH1________0(填“＞”“＝”或

18

－1

－1

“＜”)。

(2)η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温度为T1、T2时，η(T1)________η(T2)(填“＞”“＝”或“＜”)。当反应(Ⅰ)处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达平衡后反应(Ⅰ)可能处于图中的________点(填“b”“c”或“d”)，该贮氢合金可通过__________或__________的方式释放氢气。

(3)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。温度为T时，该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 已知温度为T时：CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝165 kJ·mol CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·mol 解析：(1)在反应(Ⅰ)中，zMHx(s)＋H2(g)得zx＋2＝zy，z＝＝

－1

－1

zMHy(s)，由方程式两边氢原子个数守恒

2

；温度为T1时，2 g某合金4 min内吸收氢气240 mL，吸氢速率vy－x240 mL－1－1

＝30 mL·g·min。因为T1＜T2，温度升高，H2的压强增大，由平衡移动原

2 g×4 min

理知，平衡向吸热方向移动，反应(Ⅰ)的逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，所以ΔH1＜0。

(2)结合图像分析知，随着温度升高，反应(Ⅰ)向左移动，H2压强增大，故η随着温度升高而降低，所以η(T1)＞η(T2)；当反应处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量H2，H2压强增大，H/M逐渐增大，由图像可知，气体压强在B点以前是不改变的，故反应(Ⅰ)可能处于图中的c点；该贮氢合金要释放氢气，应该使反应(Ⅰ)左移，根据平衡移动原理，可以通过升高温度或减小压强的方式使反应向左移动。

(3)由题意知：CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝165 kJ·mol① CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·mol② 应用盖斯定律，由②－①可得CO、H2合成CH4的反应： CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g) ΔH＝－206 kJ·mol。 答案：(1)

2

30 < (2)> c 加热 减压 y－x－1－1－1

－1

(3)CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g) ΔH＝－206 kJ·mol

19

20