【題目】目前Haber-Bosch法是工業(yè)合成氨的主要方式,其生產(chǎn)條件需要高溫高壓。為了有效降低能耗,過渡金屬催化還原氮氣合成氨被認為是具有巨大前景的替代方法。催化過程一般有吸附—解離—反應(yīng)—脫附等過程,圖示為N2H2在固體催化劑表面合成氨反應(yīng)路徑的勢能面圖(部分數(shù)據(jù)略),其中“*”表示被催化劑吸附。

(1)氨氣的脫附是____過程(填“吸熱”或“放熱”),合成氨的熱化學(xué)方程式為_____

(2)合成氨的捷姆金和佩熱夫速率方程式為 w= k1 p(N2)-k2 w為反應(yīng)的瞬時總速率,為正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率之差,k1、k2是正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。合成氨反應(yīng)N2+3H22NH3的平衡常數(shù)Kp=_________(用k1k2表示)(注:Kp用各物質(zhì)平衡分壓來表示)。

(3)若將2.0molN26.0molH2通入體積為1L的密閉容器中,分別在T1T2溫度下進行反應(yīng)。曲線A表示T2溫度下n(H2)的變化,曲線B表示T1溫度下n(NH3)的變化,T2溫度下反應(yīng)到a點恰好達到平衡。

①溫度T1___T2 (填“>”、“<”或“=”下同),T1溫度下恰好平衡時,曲線B上的點為b(mn ),則m___12n__2。

T2 溫度下,反應(yīng)從開始到恰好平衡時平均速率v(N2) =_____。

T2溫度下,合成氨反應(yīng)N2+3H22NH3的平衡常數(shù)的數(shù)值是____;若某時刻,容器內(nèi)氣體的壓強為起始時的80%,則此時v(正)____v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。

(4)工業(yè)上通過降低反應(yīng)后混合氣體的溫度而使氨氣分離出來。這種分離物質(zhì)的方法, 其原理類似于下列方法中的___(填序號)。

A.過濾 B.蒸餾 C.滲析 D.萃取

【答案】吸熱 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H= -92 kJ·mol-1 0.083molL-1min-1 0.148 B

【解析】

(1)由勢能面圖可知,氨氣從催化劑上脫離時勢能面在升高,為吸熱過程,由圖可知0.5mol氮氣和1.5mol氫氣轉(zhuǎn)變成1mol氨氣的反應(yīng)熱為:21 kJ·mol-1-17kJ·mol-1-50 kJ·mol-1=-46 kJ·mol-1,則合成氨的熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H= -92 kJ·mol-1

故答案為:吸熱;N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H= -92 kJ·mol-1;

(2)反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時,正逆反應(yīng)速率相等,則w = k1 p(N2)-k2=0,k1 p(N2)=k2,整理得:,故答案為:;

(3) ①曲線A表示T2溫度下n(H2)的變化,反應(yīng)到4min時,,該條件下對應(yīng)氨氣的速率為:,曲線B表示T1溫度下n(NH3)的變化,4min,曲線B對應(yīng)的反應(yīng)速率快,可知T1T2,因曲線B對應(yīng)的溫度高,速率快,所以到達平衡的時間比曲線A短,即m12,但因反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高平衡逆向移動,導(dǎo)致曲線B平衡時氨氣的物質(zhì)的量比曲線A平衡時氨氣的物質(zhì)的量少,即n2,

故答案為:>;<;<;

T2 溫度下,反應(yīng)達到平衡時,v(N2) =,

故答案為:0.083molL-1min-1;

T2溫度下,合成氨反應(yīng)N2+3H22NH3,根據(jù)題中數(shù)據(jù)列三段式:

平衡常數(shù)K=,

由以上計算可知平衡時氣體總量為6mol,平衡時氣體的壓強是起始時的,若某時刻,容器內(nèi)氣體的壓強為起始時的80%,反應(yīng)應(yīng)向氣體體積減小的方向建立平衡即向正向進行,則v(正)>v(逆),故答案為:0.148;>;

(4)工業(yè)上通過降低反應(yīng)后混合氣體的溫度而使氨氣液化后分離出來,是利用了氣體的熔沸點差異,將氨氣轉(zhuǎn)成液體與氮氣和氫氣分析,該方法類似于蒸餾,故答案為:B。

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:

【題目】如圖所示每一方框表示一種反應(yīng)物或生成物,其中A、CD、E、F在通常情況下均為氣體,且加熱X生成的AC的物質(zhì)的量之比為11,B為常見液體。

試回答下列問題:

(1)X________(填化學(xué)式,下同),F__________。

(2)A―→D反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______

(3)GCu的反應(yīng)中,G表現(xiàn)的性質(zhì)為______

(4)X與過量NaOH溶液反應(yīng)生成C的離子方程式為_____________。

(5)C、B、D為原料可生產(chǎn)G,若使amol C完全轉(zhuǎn)化為G,理論上至少需要D___ mol。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】綜合利用海水制備金屬鎂的流程如圖所示,請據(jù)圖回答下列問題:

1)貝殼主要成分的化學(xué)式是__

2)第②步是用生石灰和水反應(yīng)制取石灰乳(主要成分是氫氧化鈣)請寫出制取石灰乳的化學(xué)方程式:__,基本反應(yīng)類型是__。

3)第③步是將沉淀出的氫氧化鎂與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:__,該反應(yīng)基本類型是__。

4)第④步是無水MgCl2在熔融狀態(tài)下,通電后會產(chǎn)生MgCl2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式:___,反應(yīng)基本類型是__。

5)要使海水中MgCl2完全轉(zhuǎn)化為沉淀Mg(OH)2,加入石灰乳的量應(yīng)過量,確定海水中的MgCl2已全部轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2的方法:取上層清液少量,向其中加入氫氧化鈉溶液,觀察到__。

6)海水中本來就有氯化鎂,請分析從海水中制取MgCl2時,要經(jīng)歷“MgCl2→Mg(OH)2→MgCl2的轉(zhuǎn)化原因:__。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】A、B、C、D、E、F六種物質(zhì)有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系,E為淡黃色粉末,通常用在呼吸面具中作為氧氣的來源。

1A、C、EF的化學(xué)式:

A______,C______E______,F______

2)向飽和的C的溶液中通入足量CO2,會出現(xiàn)的現(xiàn)象是_____,有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為____。

3)鑒別CF溶液應(yīng)選用的試劑是_____,有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_____。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】實驗室研究某些氣體的性質(zhì)可用如圖所示裝置,下列過程和結(jié)論均正確的是

項選

X

Y

Z

結(jié)論

A

Br2

NaOH 溶液

苯與溴發(fā)生取代反應(yīng)

B

SO2

酸性KMnO4溶液

NaOH 溶液

二氧化硫具有漂白性

C

HCl

Na2SiO3溶液

NaCl 溶液

Cl 的非金屬性強于Si

D

CH2= CH2

Br2 CCl4溶液

AgNO3溶液

乙烯與Br2發(fā)生加成反應(yīng)

A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】對廢棄物的再利用,不僅能夠減少污染,還能有效的節(jié)約資源,實現(xiàn)“變廢為寶”。為實現(xiàn)某合金廢料的再利用,設(shè)計流程如下:

下列敘述錯誤的是

A.從合金廢料回收的金屬元素有Al、FeCu

B.X可能是NaOHH2SO4

C.操作1包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥

D.濾渣1一定含有FeCu

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】氧元素和鹵族元素都能形成多種物質(zhì),我們可以利用所學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的相關(guān)知識去認識和理解。

1COCl2的空間構(gòu)型為______________,溴的基態(tài)原子價電子排布式為_____________。

2)已知CsICl2不穩(wěn)定,受熱易分解,傾向于生成晶格能更大的物質(zhì),則它按下列_____________(填字母)式發(fā)生。

A.CsICl2====CsCl+ICl B.CsICl2====CsI+Cl2

3)根據(jù)表提供的第一電離能數(shù)據(jù)判斷,最有可能生成較穩(wěn)定的單核陽離子的鹵素原子是____

元素

第一電離能/

kJ·mol-1

1681

1251

1140

1008

4)下列分子既不存在“s-p”σ鍵,也不存在“p-p”π鍵的是__________(填字母)。

A.HCl B.HF C.SO2 D.SCl2

5)已知ClO2為“V”形,中心氯原子周圍有4對價層電子。ClO2中心氯原子的雜化軌道類型為______________,寫出一個與CN互為等電子體的物質(zhì)的分子式:______________。

6)鈣在氧氣中燃燒時得到一種鈣的氧化物晶體,其結(jié)構(gòu)如圖所示,由此可判斷鈣的氧化物的化學(xué)式為__________。已知該氧化物的密度是ρg·cm-3,則晶胞內(nèi)離得最近的兩個鈣離子的間距為_________cm(只要求列算式,不必計算出數(shù)值,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】一定條件下自然界存在如下反應(yīng):14CuSO4+5FeS2+l2H2O=7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4,下列說法中不正確的是

A.Cu2S既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物

B.5molFeS2發(fā)生反應(yīng),有21mole轉(zhuǎn)移

C.CuSO4FeS2是氧化劑,FeS2是還原劑

D.產(chǎn)物中的SO42有一部分是氧化產(chǎn)物

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列鹵代烴在KOH醇溶液中加熱不反應(yīng)的是

(CH3)3CCH2ClCHCl2CHBr2CH3Cl

A.②④B.②③⑤C.①③⑥D.全部

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