工業(yè)合成氨的反應(yīng)為:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)    △H<0。某實驗將3.0 mol N2(g)和4. 0 mol H2(g)充入容積為10L的密閉容器中,在溫度T1下反應(yīng)。測得H2的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時間的變化如下圖所示。

(1)反應(yīng)開始3min內(nèi),H2的平均反應(yīng)速率為                         。
(2)計算該條件下合成氨反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)(寫出計算過程,結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
(3)僅改變溫度為T2 ( T2小于TI)再進(jìn)行實驗,請在答題卡框圖中畫出H2的物質(zhì)的量隨
反應(yīng)時間變化的預(yù)期結(jié)果示意圖。
(4)在以煤為主要原料的合成氨工業(yè)中,原料氣氫氣常用下述方法獲得:

寫出上述CO與H2O(g)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:                     
(5)合成氨工業(yè)中,原料氣(N2、H2混有少量CO、NH3)在進(jìn)入合成塔之前,用醋酸二氨合銅(I)溶液來吸收CO其反應(yīng)為:CH3COO[Cu(NH3)2]+CO+NH3CH3COO[Cu(NH3)3]?CO  △H<0。寫出提高CO吸收率的其中一項措施:               

(16分)(1)0.080mol/(L·min) (3分,單位漏扣1分)
(2)(共5分)解:依題意,平衡時H2的濃度為0.10 mol/L,則
N2(g)  +  3H2(g)   2NH3(g)
起始濃度(mol/L)      0.30     0.40          0
轉(zhuǎn)化濃度(mol/L)      0.10     0.30          0.20
平衡濃度(mol/L)      0.20     0.10          0.20      (1分)
K===2.0×102 (L/mol)2
(4分,其中代入公式、代入數(shù)值各1分;結(jié)果2分,代入數(shù)值不帶單位不扣分,有效數(shù)字錯誤扣1分。)
(3)(2分,注意曲線起點、斜率、平衡點(t>8min,n(H2)<1.0mol)要素有錯,每個要素扣1分,不標(biāo)注溫度扣1分直至0分,)

(4)CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g) ΔH="+2.8" kJ/mol
(4分,狀態(tài)錯漏該小題0分,其中:方程式2分,ΔH 2分,錯漏單位扣1分。其他計量數(shù),合理即給分)
(5)高壓,低溫,加入濃氨水 ,增大醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液濃度,及時分離CH3COO[Cu(NH3)3]·CO等任寫一點,用催化劑不給分(2分,合理即給分)

解析試題分析:(1)讀圖可知,氫氣的物質(zhì)的量從4.0mol減小到1.6mol,則v(H2)====0.080mol/(L?min),注意要保留兩位有效數(shù)字;(2)圖中氫氣平衡時的物質(zhì)的量為1.0mol,由于c=n/V,則氫氣的平衡濃度為0.10mol/L,則
N2(g)  +  3H2(g)   2NH3(g)
起始濃度(mol/L)      0.30     0.40         0
轉(zhuǎn)化濃度(mol/L)      0.10     0.30          0.20
平衡濃度(mol/L)      0.20     0.10          0.20      (1分)
K===2.0×102 (L/mol)2
(3)焓變小于0,說明合成氨是放熱反應(yīng),其它條件相同時,降低溫度,反應(yīng)速率減小,平衡向正反應(yīng)方向移動,則達(dá)到平衡的時間比原平衡時增大,平衡時氫氣的物質(zhì)的量比原平衡時減小,由此可以畫出T2時氫氣的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時間變化的曲線;(4)先給已知反應(yīng)編號為①②,觀察可知,反應(yīng)①—②可以約去1/2O2(g),根據(jù)蓋斯定律可得:CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g) ΔH="+2.8" kJ/mol;(5)由于正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng),根據(jù)外界條件對平衡移動的影響規(guī)律,降低溫度、增大醋酸二氨合銅(I)或氨氣的濃度、減小CH3COO[Cu(NH3)3]?CO的濃度或及時移走CH3COO[Cu(NH3)3]?CO,都能使平衡右移,上述措施可以提高CO吸收率。
考點:考查化學(xué)反應(yīng)原理,涉及平均反應(yīng)速率計算、化學(xué)平衡常數(shù)計算、畫出溫度對反應(yīng)速率和平衡移動的影響圖像、熱化學(xué)方程式的書寫、蓋斯定律、外界條件對平衡移動的影響等。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

SNCR-SCR是一種新型的煙氣脫硝技術(shù)(除去煙氣中的NOx),其流程如下:

(1)反應(yīng)2NO+2CO2CO2+N2能夠自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的ΔH       0(填“>”或“<”)。
(2)SNCR-SCR流程中發(fā)生的主要反應(yīng)有:
4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1627.2kJ?mol-1;
6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1807.0 kJ?mol-1
6NO2(g)+8NH3(g)7N2(g)+12H2O(g) ΔH=-2659.9 kJ?mol-1;
反應(yīng)N2(g)+O2(g)2NO(g)的ΔH=          kJ?mol-1。
(3)NO和NH3在Ag2O催化劑表面的反應(yīng)活性隨溫度的變化曲線見圖。

①由圖可以看出,脫硝工藝流程應(yīng)在    (填“有氧”或“無氧”)條件下進(jìn)行。
②隨著反應(yīng)溫度的進(jìn)一步升高,在有氧的條件下NO的轉(zhuǎn)化率明顯下降的可能原因是                                   。
(4)NO2也可用尿素[CO(NH2)2]還原,寫出尿素與NO2反應(yīng)的化學(xué)方程式:                         。
(5)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池,其原理見圖11。該電池在使用過程中石墨I(xiàn)電極上生成氧化物Y,其電極反應(yīng)為                             。若生成1molY,則理論上需要消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積為       L。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題

硫及其化合物在自然界中廣泛存在,運用相關(guān)
原理回答下列問題:
(1)如圖表示一定溫度下,向體積為10L的密閉容器中充入1molO2和一定量的SO2后,SO2和SO3(g)的濃度隨時間變化的情況。
①該溫度下,從反應(yīng)開始至平衡時氧氣的平均反應(yīng)速率是      ;
②該溫度下,反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的平衡常數(shù)為              。
(2)以黃銅礦(主要成分CuFeS2)為原料,經(jīng)焙燒、熔煉等使鐵元素及其他有關(guān)雜質(zhì)進(jìn)入爐渣,將銅元素還原為銅。發(fā)生的主要反應(yīng)為:
2Cu2S(s)+3O2(g) = 2Cu2O(s)+2SO2(g) △H ="-768.2" kJ·mol-1
2Cu2O(s)+ Cu2S (s) = 6Cu(s)+SO2(g) △H ="+116.0" kJ·mol-1
①“焙燒”時,通入少量空氣使黃銅礦部分脫硫生成焙砂(主要成分是Cu2S和FeS,其物質(zhì)的量比為1:2)和SO2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:              。
②在熔煉中,Cu2S與等物質(zhì)的量的O2反應(yīng)生成Cu的熱化學(xué)方程式為:      。

(3)用電解的方法將硫化鈉溶液氧化為多硫化物的研究具有重要的實際意義,將硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗔蚧锸请娊夥ㄌ幚砹蚧瘹鋸U氣的一個重要內(nèi)容。
如圖,是電解產(chǎn)生多硫化物的實驗裝置:
①已知陽極的反應(yīng)為:(x+1)S2=SxS2+2xe,則陰極的電極反應(yīng)式是:                  
當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)移xmol電子時,產(chǎn)生的氣體體積為        (標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。
②將Na2S·9H2O溶于水中配制硫化物溶液時,通常是在氮氣氣氛下溶解。其原因是(用離子反應(yīng)方程式表示):             。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計算題

高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法。
(1)從煉鐵高爐口排出的尾氣中含有一定量的有毒氣體              (填化學(xué)式),會污染空氣。100多年前,人們曾耗巨資改建高爐,結(jié)果尾氣中的該物質(zhì)含量并未減少。高爐煉鐵的主要反應(yīng)方程式為(設(shè)鐵礦石用磁鐵礦)                             。
(2)已知:①4Fe(s) + 3O2=2Fe2O3(s)    ΔH1 
②4Fe3O4(s)+O2(g)=6Fe2O3(s)         ΔH2 
③3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s)           ΔH3 
則ΔH2      (用含上述ΔH的代數(shù)式表示)。
(3)高鐵酸鈉(Na2FeO4)是鐵的一種重要化合物,可用電解法制備,陽極材料為鐵,其電解質(zhì)溶液應(yīng)選用_______ (填H2SO4、HNO3、KOH、NaOH、Na2SO4)溶液,原因是_____________,陽極反應(yīng)式為_________________。
(4)某溫度下,HX的電離平衡常數(shù)K為1×10-5。計算該溫度下0.100mol/L的HX溶液的     H濃度。(平衡時HX的濃度以0.100mol/L計,水的電離忽略不計,寫出計算過程。)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計算題

目前工業(yè)合成氨的原理是:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  △H=-93.0kJ /mol;另據(jù)報道,一定條件下:2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)  △H=" +1530.0kJ" /mol。
(1)氫氣的燃燒熱△H=_______________kJ/mol。
(2)在恒溫恒壓裝置中進(jìn)行工業(yè)合成氨反應(yīng),下列說法正確的是      。

A.氣體體積不再變化,則已平衡
B.氣體密度不再變化,尚未平衡
C.平衡后,往裝置中通入一定量Ar,壓強不變,平衡不移動
D.平衡后,壓縮裝置,生成更多NH3
(3)在恒溫恒容裝置中進(jìn)行合成氨反應(yīng),各組分濃度-時間圖像如下。

① 表示N2濃度變化的曲線是        
② 前25 min 內(nèi),用H2濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率是                。
③ 在25 min末剛好平衡,則平衡常數(shù)K =           。
(4)在第25 min 末,保持其它條件不變,升高溫度,在第35 min末再次平衡。平衡移動過程中H2濃度變化了1.5 mol·L1,在圖中畫出第25 min ~ 40 min NH3濃度變化曲線。
(5)已知常溫下,NH4+ 的水解常數(shù)為1.0×109,則0.1mol/L NH4Cl溶液pH=           。(忽略NH4+水解對NH4+濃度的影響)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計算題

甲烷和氨在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。
(1)制備合成氨原料氣H2,可用甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化法,主要轉(zhuǎn)化反應(yīng)如下:
CH4(g) + H2O(g)  CO(g) + 3H2(g)   ΔH =" +206.2" kJ/mol
CH4(g) + 2H2O(g)  CO2(g) +4H2(g)  ΔH = +165.0kJ/mol
上述反應(yīng)所得原料氣中的CO能使氨合成催化劑中毒,必須除去。工業(yè)上常采用催化劑存在下CO與水蒸氣反應(yīng)生成易除去的CO2,同時又可制得等體積的氫氣的方法。此反應(yīng)稱為一氧化碳變換反應(yīng),該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是                 。
(2)工業(yè)生產(chǎn)尿素的原理是以NH3和CO2為原料合成尿素[CO(NH2)2],反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2NH3 (g)+ CO2 (g) CO(NH2)2 (l) + H2O (l),該反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度關(guān)系如下:

T / ℃
165
175
185
195
K
111.9
74.1
50.6
34.8
 
① 反應(yīng)熱ΔH(填“>”、“<”或“=”)_______0。
② 在一定溫度和壓強下,若原料氣中的NH3和CO2的物質(zhì)的量之比(氨碳比),下圖是氨碳比(x)與CO2平衡轉(zhuǎn)化率(α)的關(guān)系。求圖中的B點處,NH3的平衡轉(zhuǎn)化率。

(3)已知甲烷燃料電池的工作原理如下圖所示。該電池工作時,a口放出的物質(zhì)為_________,該電池正極的電極反應(yīng)式為:____          ,工作一段時間后,當(dāng)3.2g甲烷完全反應(yīng)生成CO2時,有         mol 電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實驗題

某實驗小組設(shè)計用50 mL 1.0 mol/L鹽酸跟50 mL 1.1 mol/L 氫氧化鈉溶液在如圖裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。在大燒杯底部墊碎泡沫塑料(或紙條),使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料(或紙條),大燒杯上用泡沫塑料板(或硬紙板)作蓋板,在板中間開兩個小孔,正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過。通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計算中和熱。試回答下列問題:

(1)本實驗中用稍過量的NaOH的原因教材中說是為保證鹽酸完全被中和。試問:鹽酸在反應(yīng)中若因為有放熱現(xiàn)象,而造成少量鹽酸在反應(yīng)中揮發(fā),則測得的中和熱           (填“偏大”、“偏小”或“不變”)。
(2)在中和熱測定實驗中存在用水洗滌溫度計上的鹽酸的步驟,若無此操作步驟,則測得的中和熱會           (填“偏大”、“偏小”或“不變”)。
(3)若用等濃度的醋酸與NaOH溶液反應(yīng),則測得的中和熱會           (填“偏大”、“偏小”或“不變”),其原因是                               。
(4)該實驗小組做了三次實驗,每次取溶液各50 mL,并記錄下原始數(shù)據(jù)(見下表)。

實驗序號
起始溫度t1/℃
終止溫度(t2)/℃
溫差(t2-t1)/℃
鹽酸
NaOH溶液
平均值
1
25.1
24.9
25.0
31.6
6.6
2
25.1
25.1
25.1
31.8
6.7
3
25.1
25.1
25.1
31.9
6.8
 
已知鹽酸、NaOH溶液密度近似為1.00g/cm3,中和后混合液的比熱容c=4.18×10-3kJ/(g·℃),則該反應(yīng)的中和熱為ΔH=           。根據(jù)計算結(jié)果,寫出該中和反應(yīng)的熱化學(xué)方程式                             。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:單選題

工業(yè)煉鐵是在高爐中進(jìn)行的,高爐煉鐵的主要反應(yīng)是:① 2C(焦炭)+O2(空氣)=2CO;② Fe2O3+3CO=2Fe+3CO該煉鐵工藝中,對焦炭的實際使用量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于按照化學(xué)方程式計算所需其主要原因是

A.CO過量 B.CO與鐵礦石接觸不充分 
C.煉鐵高爐的高度不夠 D.CO與Fe2O3的反應(yīng)有一定限度 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:單選題

在10L密閉容器中,A、B、C三種氣態(tài)物質(zhì)構(gòu)成可逆反應(yīng)體系,其關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是(  )

A.0~4分鐘時,A的平均反應(yīng)速率為  0.01mol·L-1·min-1
B.由T1向T2變化時,V>V
C.此反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
D.其它條件不變,加壓,達(dá)新平衡時,C的體積分?jǐn)?shù)增大

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同步練習(xí)冊答案