Question

7．已知反应：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）

回答下列问题：
（1）合成尿素所制原料气H₂、CO的合适体积比是3：1
（2）该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）．c（C{O}_{2}）}$
（3）在恒温、恒容条件下，该反应一定达到平衡状态的是CD（填字母代号）
A．消耗NH₃的物质的量的生成H₂O的物质的量之比为2：1
B．c（NH₃）：c（CO₂）：c（H₂O）=2：1：1
C．气体密度不再变化   
D．气体压强不再变化
（4）假设该反应达到平衡后，缩小容器体积但保持温度不变，平衡向正反应（填“正反应”或“逆反应”）方向移动，但混合气体的平均相对分子质量不变则起始时NH₃与CO₂的体积之比为14：13
（5）假设该反应达到平衡后，保持容器体积和温度不变，充入一定量的氯化氢气体，平衡向逆反应（填“正反应”或“逆反应”）方向移动，混合气体的平均相对分子质量增大（填“增大”、“减小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）合成氨反应方程式为3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）、2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）、CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO₂（g），将这三个方程式相加得3H₂（g）+N₂（g）+CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O，据此判断H₂、CO的合适体积比；
（2）该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）．c（C{O}_{2}）}$；
（3）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量不变、物质的量浓度不变、百分含量不变以及由此引起的一系列物理量不变；
（4）增大压强平衡向气体体积减小的方向移动；
由于该反应中，气体每减小2mol，生成1molCO（NH₂）₂是固体，气体质量减小60g，即减少的混合气体的平均相对分子质量为30，当起始混合气体的相对分子质量为30时，平衡正向移动，但混合气体的平均相对分子质量始终为30，所以加压时混合气体的平均相对分子质量不变；
（5）HCl和氨气生成氯化铵，平衡逆向移动；混合气体的相对分子质量增大．

解答 解：（1）合成氨反应方程式为3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）、2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）、CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO₂（g），将这三个方程式相加得3H₂（g）+N₂（g）+CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O，根据方程式知H₂、CO的合适体积比为3：1，
故答案为：3：1；
（2）该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）．c（C{O}_{2}）}$，故答案为：$\frac{c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（N{H}_{3}）．c（C{O}_{2}）}$；
（3）A．无论反应是否达到平衡状态都存在消耗NH₃的物质的量的生成H₂O的物质的量之比为2：1，不能据此判断平衡状态，故错误；
B．当c（NH₃）：c（CO₂）：c（H₂O）=2：1：1时该反应不一定达到平衡状态，与反应物初始浓度及转化率有关，故错误；
C．反应前后气体质量改变、容器体积不变，所以气体密度改变，当气体密度不再变化时正逆反应反应速率相等，该反应达到平衡状态，故正确；
D．该反应前后气体计量数之和不等，当气体压强不再变化时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
故选CD；
（4）该反应的正反应是反应前后气体体积减小的可逆反应，增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，所以向正反应方向移动；
由于该反应中，气体每减小2mol，生成1molCO（NH₂）₂是固体，气体质量减小60g，即减少的混合气体的平均相对分子质量为30，当起始混合气体的相对分子质量为30时，平衡正向移动，但混合气体的平均相对分子质量始终为30，设NH₃与CO₂的物质的量分别是x、y，其平均摩尔质量=$\frac{17x+44y}{x+y}g/mol=30g/mol$，x：y=14：13，
故答案为：正反应；14：13；
（5）HCl和氨气生成氯化铵，平衡逆向移动；二氧化碳相对分子质量大于水蒸气，所以混合气体的相对分子质量增大，故答案为：逆反应；增大．

点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡状态判断、化学平衡影响因素等知识点，较综合，难点是（4）题计算，题目难度中等．