氫氣是合成氨的重要原料.工業(yè)上合成氨的反應(yīng)是:N2(g)+3H2(g) 
   催化劑   
.
高溫高壓
 2NH3(g);△H=-92.2kJ?mol-1
(1)下列事實中,不能說明上述可逆反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是
③④
③④

①N2、H2、NH3的體積分?jǐn)?shù)不再改變
②單位時間內(nèi)生成2n molNH3的同時生成3n molH2O
③單位時間內(nèi)生成3n molN-H鍵的同時生成n mol N≡N
④用N2、H2O、NH3的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速度之比為1:3:2
⑤混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變
⑥混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變
(2)已知合成氨反應(yīng)在某溫度下2.00L的密閉容器中進(jìn)行,測得如下數(shù)據(jù):
            時間(h)
物質(zhì)的量(mol)
0 1 2 3 4
N2 1.50 n1 1.20 n3 1.00
H2 4.50 4.20 3.60 n4 3.00
NH3 0.00 0.20 n2 1.00 1.00
根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算:
①0~1小時內(nèi)N2的平均反應(yīng)速度率為
0.0500
0.0500
mol?L-1?h-1
②此溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=
0.15
0.15
保留兩位小數(shù)).
③反應(yīng)達(dá)到平衡后,若往平衡體系中再加入N2、H2O、NH3各1mol,化學(xué)平衡向
正反應(yīng)
正反應(yīng)
方向移動(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”或“不移動”).
分析:(1)根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的根本標(biāo)志:①v(正) =v(逆),②各組分百分含量不變進(jìn)行判斷;
(2)①根據(jù)氨氣的物質(zhì)的量計算出消耗的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量,再根據(jù)v=
△c
△t
計算出0~1小時內(nèi)N2的平均反應(yīng)速度率;
②根據(jù)3、4小時的時間段氨氣的物質(zhì)的量不變,說明達(dá)到了平衡狀態(tài),根據(jù)氨氣的物質(zhì)的量計算出消耗的氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量及平衡時的濃度,再根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式K=
c2(NH3)
c(N2)?c(H2)3
計算出該溫度下的平衡常數(shù);
③根據(jù)加入氨氣、水和氨氣后的濃度商判斷平衡移動方向.
解答:解:(1)①N2、H2、NH3的體積分?jǐn)?shù)不再改變,說明正逆反應(yīng)速率相等,達(dá)到了平衡狀態(tài),故①錯誤;
②單位時間內(nèi)生成2n molNH3的同時生成3n molH2O,表示的是正逆反應(yīng)速率,且相等,表明達(dá)到了平衡狀態(tài),故②錯誤;
③單位時間內(nèi)生成3n molN-H鍵的同時生成n mol N≡N,表示的都是逆反應(yīng)速率,無法判斷正逆反應(yīng)速率是否相等,故③正確;
④用N2、H2O、NH3的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速度之比為1:3:2,反應(yīng)速率始終與化學(xué)計量數(shù)成正比,無法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài),故④正確;
⑤反應(yīng)方程式兩邊都是氣體,氣體的質(zhì)量不變,反應(yīng)兩邊氣體的體積不相等,所以中氣體的物質(zhì)的量是變化的量,反應(yīng)過程中平均摩爾質(zhì)量是變化的量,混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變,說明正逆反應(yīng)速率相等,達(dá)到了平衡狀態(tài),故⑤錯誤;
⑥反應(yīng)方程式兩邊氣體的體積不相等,所以反應(yīng)過程中氣體的物質(zhì)的量會發(fā)生變化,若混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變,說明正逆反應(yīng)速率相等,達(dá)到了平衡狀態(tài),故⑥錯誤;
故選③④;
(2)①0~1小時內(nèi)生成了0.2mol氨氣,根據(jù)反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),消耗了氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為:n(N2)=
1
2
n(NH3)=0.1mol,0~1小時內(nèi)N2的平均反應(yīng)速度率為:v(N2)=
0.1mol
2.00L
1h
=0.0500mol/(L?h),
故答案為:0.0500;
 ②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,反應(yīng)在第3和4小時時間段內(nèi)氨氣的物質(zhì)的量不變,說明達(dá)到了平衡狀態(tài),此時生成了1.00mol氨氣,
列出化學(xué)平衡的三段式為  N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),
 反應(yīng)開始前(mol)     1.5      4.5        0
變化量(mol)          0.5     1.5       1
平衡時(mol)          1       3         1  
平衡時各組分的濃度為:c(N2)=
1mol
2.00
=0.500mol/L,c(H2)=
3mol
2.00L
=1.500mol/L,c(NH3)=
1mol
2.00L
=0.5mol/L,
此溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=
c2(NH3)
c(N2)?c(H2)3
=
(0.500)2
(1.500)3×(0.500)
≈0.15,
故答案為:0.15;
③反應(yīng)達(dá)到平衡后,若往平衡體系中再加入N2、H2O、NH3各1mol,此時各組分的濃度為:c(N2)=
1.00mol+1.00mol
2.00L
=1.00mol/L,c(H2)=
3.00mol+1.00mol
2.00L
=2.00mol/L,c(N2)=
1.00mol+1.00mol
2.00L
=1.00mol/L,

c2(NH3)
c(N2)?c(H2)3
=
(1.00)2
(2.00)3?(1.00)
=0.125<k=0.15,所以平衡向著正向移動,
故答案為:正反應(yīng).
點(diǎn)評:本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡常數(shù)的判斷、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計量數(shù)的關(guān)系等知識,涉及的知識點(diǎn)較多,試題綜合性強(qiáng),難度較大,有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和發(fā)散思維能力,提高學(xué)生的應(yīng)試能力和學(xué)習(xí)效率.
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相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

氨氣是一種重要的化工產(chǎn)品,是生產(chǎn)銨鹽、尿素等的原料.工業(yè)合成氨的反應(yīng)如下:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ?mol-1
(1)實驗室中常用來制備氨氣的化學(xué)方程式為
 

(2)已知H2(g)的燃燒熱為285.8kJ?mol-1,寫出NH3(g)在純氧中燃燒生成無毒、無害物質(zhì)的熱化學(xué)方程式
 

(3)25℃時,將a mol (NH42SO4溶于水,向該溶液中滴加V L稀氨水后溶液呈中性,則滴加氨水的過程中水的電離平衡將
 
(填“正向”、“不”或“逆向”)移動,所滴加稀氨水的物質(zhì)的量濃度為
 
mol?L-1.(25℃時,NH3?H2O的電離平衡常數(shù)Kb≈2×10-5).
(4)工業(yè)上常用CO2和NH3通過如下反應(yīng)合成尿素[CO(NH22].
CO2(g)+2NH3(g)
一定條件
CO(NH22(l)+H2O(g)△H<0,t℃時,向容積恒定為2L的密閉容器中加入0.10mol CO2和0.40mol NH3,70min開始達(dá)到平衡.反應(yīng)中CO2(g)的物質(zhì)的量隨時間變化如下表所示:
時間/min 0 30 70 80 100
n(CO2)/mol 0.10 0.060 0.040 0.040 0.040
①20min時v(CO2
 
80min時v(H2O)(填“>”、“=”或“<”).
②在100min時,保持其它條件不變,再向容器中充入0.050mol CO2和0.20mol NH3,重新建立平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率與原平衡相比將
 
(填“增大”、“不變”或“減小”).
③根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖甲中繪制出在t℃下NH3的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的圖象;保持其它條件不變,則(t+10)℃下正確的圖象可能是
 
(填圖甲中的“A”或“B”).精英家教網(wǎng)
④圖乙所示裝置(陰、陽極均為惰性電極)可用于電解尿素[CO(NH22]的堿性溶液制取氫氣.該裝置中陽極的電極反應(yīng)式為
 
,若兩極共收集到氣體22.4L(標(biāo)況),則消耗的尿素為
 
g(忽略氣體的溶解).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(一) 將2.5g碳酸鈉、碳酸氫鈉和氫氧化鈉固體混合物完全溶解于水,制成稀溶液,然后向該溶液中逐滴加入1mol/L的鹽酸,所加入鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)關(guān)系如下圖所示:

(1)寫出OA段所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式                         

(2)當(dāng)加入35mL鹽酸時,產(chǎn)生二氧化碳的體積為       mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)

(3)原混合物中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為????     

(二).氨是重要的氮肥,是產(chǎn)量最大的化工產(chǎn)品之一。課本里介紹的合成氨技術(shù)叫哈伯法,是德國化學(xué)家哈伯在1905年發(fā)明的,其合成原理為:N2(g) + 3H2(g)2NH3(g);

△H=―92.4 kJ/mol,他因此獲得了1918年度諾貝爾化學(xué)獎。試回答下列問題:

⑴ 下列方法不適合實驗室制取氨氣的是              (填序號)。

A.向生石灰中滴入濃氨水        B.加熱濃氨水

C.直接用氫氣和氮?dú)夂铣?nbsp;       D.向飽和氯化銨溶液中滴入濃氫氧化鈉溶液

⑵ 合成氨工業(yè)中采取的下列措施可用勒夏特列原理解釋的是        (填序號)。

A.采用較高壓強(qiáng)(20 M Pa~50 M Pa)

B.采用500℃的高溫

C.用鐵觸媒作催化劑

D.將生成的氨液化并及時從體系中分離出來,未反應(yīng)的N2和H2循環(huán)到合成塔中

(3) 用數(shù)字化信息系統(tǒng)DIS(如下圖Ⅰ所示:它由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機(jī)組成)可以測定上述氨水的濃度。用酸式滴定管準(zhǔn)確量取0.5000 mol/L醋酸溶液25.00 mL于燒杯中,以該種氨水進(jìn)行滴定,計算機(jī)屏幕上顯示出溶液導(dǎo)電能力隨氨水體積變化的曲線如下圖Ⅱ所示。

        

圖Ⅰ                                 圖Ⅱ

① 用滴定管盛氨水前,滴定管要用                            潤洗2~3遍,

② 試計算該種氨水的濃度:                      

③ 下列情況下,會導(dǎo)致實驗結(jié)果c(NH3·H2O)偏低的是               

A.滴定結(jié)束時仰視讀數(shù)

B.量取25.00 mL醋酸溶液時,未用所盛溶液潤洗滴定管

C.滴定時,因不慎將氨水滴在燒杯外

(4) 1998年希臘亞里士多德大學(xué)的Marnellos和Stoukides采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H+),實現(xiàn)了高溫常壓下高轉(zhuǎn)化率的電化學(xué)合成氨。其實驗裝置如下圖。

正極的電極反應(yīng)式為:                                          。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(一)(6分) 將2.5g碳酸鈉、碳酸氫鈉和氫氧化鈉固體混合物完全溶解于水,制成稀溶液,然后向該溶液中逐滴加入1mol/L的鹽酸,所加入鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)關(guān)系如下圖所示:

(1)寫出OA段所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式                         

(2)當(dāng)加入35mL鹽酸時,產(chǎn)生二氧化碳的體積為       mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)

(3)原混合物中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為­­      。

(二).氨是重要的氮肥,是產(chǎn)量最大的化工產(chǎn)品之一。課本里介紹的合成氨技術(shù)叫哈伯法,是德國化學(xué)家哈伯在1905年發(fā)明的,其合成原理為:N2(g) + 3H2(g)2NH3(g);

△H=―92.4 kJ/mol,他因此獲得了1918年度諾貝爾化學(xué)獎。試回答下列問題:

⑴ 下列方法不適合實驗室制取氨氣的是             (填序號)。

A.向生石灰中滴入濃氨水        B.加熱濃氨水

C.直接用氫氣和氮?dú)夂铣?nbsp;       D.向飽和氯化銨溶液中滴入濃氫氧化鈉溶液

⑵ 合成氨工業(yè)中采取的下列措施可用勒夏特列原理解釋的是       (填序號)。

A.采用較高壓強(qiáng)(20 M Pa~50 M Pa)

B.采用500℃的高溫

C.用鐵觸媒作催化劑

D.將生成的氨液化并及時從體系中分離出來,未反應(yīng)的N2和H2循環(huán)到合成塔中

(3) 用數(shù)字化信息系統(tǒng)DIS(如下圖Ⅰ所示:它由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機(jī)組成)可以測定上述氨水的濃度。用酸式滴定管準(zhǔn)確量取0.5000 mol/L醋酸溶液25.00 mL于燒杯中,以該種氨水進(jìn)行滴定,計算機(jī)屏幕上顯示出溶液導(dǎo)電能力隨氨水體積變化的曲線如下圖Ⅱ所示。

        

圖Ⅰ                                圖Ⅱ

① 用滴定管盛氨水前,滴定管要用                           潤洗2~3遍,

② 試計算該種氨水的濃度:                      。

③ 下列情況下,會導(dǎo)致實驗結(jié)果c(NH3·H2O)偏低的是               。

A.滴定結(jié)束時仰視讀數(shù)

B.量取25.00 mL醋酸溶液時,未用所盛溶液潤洗滴定管

C.滴定時,因不慎將氨水滴在燒杯外

(4) 1998年希臘亞里士多德大學(xué)的Marnellos和Stoukides采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H+),實現(xiàn)了高溫常壓下高轉(zhuǎn)化率的電化學(xué)合成氨。其實驗裝置如下圖。

正極的電極反應(yīng)式為:                                         。

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2013-2014學(xué)年湖北省荊州市畢業(yè)班質(zhì)量檢查(一)化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

氨氣是一種重要的化工產(chǎn)品,是生產(chǎn)銨鹽、尿素等的原料。工業(yè)合成氨的反應(yīng)如下:N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)   △H=一92. 4 KJ·mol-1

(1)2NH3(g) N2(g) +3H2(g)在恒容密閉容器中達(dá)到平衡的標(biāo)志有

①單位時間內(nèi)生成3n mol H2:同時生成2n mol NH3②用NH3、N2、H2表示反應(yīng)速率比為2∶1∶3 ③混合氣體的密度不再改變 ④混合氣體壓強(qiáng)不再改變 ⑤混合氣體平均相對分子質(zhì)量不再改變

A.①③④     B.①②④⑤    C.①④⑤     D.②③④

(2)工業(yè)上常用CO2和NH3通過如下反應(yīng)合成尿素[CO(NH2)2]。

t℃時,向容積恒定為2L的密閉容器中加入0.10 molCO:和0. 40 molNH3 ,70 min開始達(dá)到平衡。反應(yīng)中CO2 ( g)的物質(zhì)的量隨時間變化如下表所示:

時間/min

 0

30

70

80

100

n(CO2) /mol

0.10

0.060

0.040

0.040

0.040

 

①20 min時,υ(CO2 )_     80 min時。υ(H2O)(填“>”、“=”或“<”)。

②在100 min時,保持其它條件不變,再向容器中充入0. 050 mo1CO2和0. 20 molNH3,重新建立平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率與原平衡相比將_     (填“增大”、“不變”或“減小”)。

③上述可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)為_       (保留二位小數(shù))。

④根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖甲中繪制出在t℃下NH3的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的圖像;保持其它條件不變;則(t+10)℃下正確的圖像可能是          (填圖甲中的“A”或“B”)。

⑤圖乙所示裝置(陰、陽極均為惰性電極)可用于電解尿素〔CO(NH2)2〕的堿性溶液制取氫氣。該裝置中陽極的電極反應(yīng)式為                 ,若兩極共收集到氣體22. 4L(標(biāo)

況),則消耗的尿素為             g(忽略氣體的溶解)。

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2013-2014學(xué)年山東省煙臺市高三上學(xué)期期末統(tǒng)考化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

能源的開發(fā)、利用與人類社會的可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān),充分利用好能源是擺在人類面前的重大課題。

Ⅰ.已知:①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH=a kJ·mol1

②CO(g)+l/2O2(g)=CO2(g)        ΔH=b kJ·mol1

③C(石墨)+O2(g)=CO2(g)         ΔH=c kJ·mol1

則反應(yīng)4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)的焓變ΔH=        kJ·mol1。

Ⅱ.依據(jù)原電池的構(gòu)成原理,下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計成原電池的是     (填序號)。

A.C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH>0  B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)  ΔH<0

C.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)        ΔH>0  D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)  ΔH<0

若以稀硫酸為電解質(zhì)溶液,則該原電池的正極反應(yīng)式為                         。

Ⅲ.氫氣作為一種綠色能源,對于人類的生存與發(fā)展具有十分重要的意義。

(1)實驗測得,在通常情況下,1 g H2完全燃燒生成液態(tài)水,放出142.9 kJ熱量。則H2燃燒的熱化學(xué)方程式為                                           

(2)用氫氣合成氨的熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)       ΔH=-92.4 kJ·mol1

①一定條件下,下列敘述可以說明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是       

A.υ(N2)=υ(NH3)

B.各物質(zhì)的物質(zhì)的量相等

C.混合氣體的物質(zhì)的量不再變化

D.混合氣體的密度不再變化

②下圖表示合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后,每次只改變溫度、壓強(qiáng)、催化劑中的某一條件,反應(yīng)速率υ與時間t的關(guān)系。其中表示平衡混合物中的NH3的含量最高的一段時間是        。圖中t3時改變的條件可能是         。

③溫度為T℃時,將4a mol H2和2a mol N2放入0.5 L密閉容器中,充分反應(yīng)后測得N2的轉(zhuǎn)化率為50%,則反應(yīng)的平衡常數(shù)為                 。

 

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