【題目】工業(yè)合成氨對(duì)人類生存貢獻(xiàn)巨大,反應(yīng)原理為:N2(g)3H2(g)2NH3(g) H

(1)若在一容積為2L的密閉容器中加入0.2molN20.6molH2在一定條件下發(fā)生反應(yīng),若在5分鐘時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,此時(shí)測(cè)得NH3的物質(zhì)的量為0.2mol。則前5分鐘的平均反應(yīng)速率v(N2)=__。

(2)平衡后,若提高H2的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施有__

A.加入催化劑 B.增大容器體積

C.降低反應(yīng)體系的溫度 D.加入一定量N2

(3)科學(xué)家研究在催化劑表面合成氨的反應(yīng)機(jī)理,反應(yīng)步驟與能量的關(guān)系如圖所示(吸附在催化劑表面的微粒用*標(biāo)注,省略了反應(yīng)過程中的部分微粒)。

寫出步驟c的化學(xué)方程式___;由圖像可知合成氨反應(yīng)的△H__0(填”““=”)。

(4)n(N2)∶n(H2)=13的混合氣體,勻速通過裝有催化劑的剛性反應(yīng)器,反應(yīng)器溫度變化與從反應(yīng)器排出氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)φ(NH3)關(guān)系如圖。隨著反應(yīng)器溫度升高,NH3的體積分?jǐn)?shù)φ(NH3)先增大后減小的原因是_。

某溫度下,混合氣體在剛性容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng),起始?xì)怏w總壓為2×107Pa,平衡時(shí)總壓為開始的90%,則H2的轉(zhuǎn)化率為___(氣體分壓P=P×體積分?jǐn)?shù))。用某物質(zhì)的平衡分壓代替物質(zhì)的量濃度也可以表示化學(xué)平衡常數(shù)(記作KP),此溫度下,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)KP=__(分壓列計(jì)算式、不化簡(jiǎn))。

(5)合成氨的原料氣H2可來自甲烷水蒸氣催化重整(SMR)。我國(guó)科學(xué)家對(duì)甲烷和水蒸氣催化重整反應(yīng)機(jī)理也進(jìn)行了廣泛研究,通常認(rèn)為該反應(yīng)分兩步進(jìn)行。第一步:CH4催化裂解生成H2和碳(或碳?xì)湮锓N),其中碳(或碳?xì)湮锓N)吸附在催化劑上,如CH4→Cads/C(H)nads+(2-)H2;第二步:碳(或碳?xì)湮锓N)和H2O反應(yīng)生成CO2H2,如Cads/C(H)nads2H2O→CO2+(2)H2。反應(yīng)過程和能量變化殘圖如下(過程①?zèng)]有加催化劑,過程②加入催化劑),過程①和②ΔH的關(guān)系為:①__②(填”““=”);控制整個(gè)過程②反應(yīng)速率的是第__步(填“I”“II”),其原因?yàn)?/span>__。

【答案】0.01molL-1min-1 CD NNH+H2N+NH3 < 溫度低于To時(shí)未達(dá)平衡,溫度升高,反應(yīng)速率加快,NH3的體積分?jǐn)?shù)增大;高于To時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡,由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高平衡常數(shù)減小,NH3的體積分?jǐn)?shù)減小(答案合理即可) 20% = 步的活化能大,反應(yīng)速率慢

【解析】

(1)對(duì)于合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g),由平衡時(shí)生成NH3的物質(zhì)的量為0.2mol,可求出參加反應(yīng)的N20.1mol,由此可求出在一容積為2L的密閉容器中,前5分鐘的平均反應(yīng)速率v(N2)。

(2)A.加入催化劑,可加快反應(yīng)速率,但對(duì)平衡不產(chǎn)生影響;

B.增大容器體積,也就是減小壓強(qiáng),平衡逆向移動(dòng);

C.降低反應(yīng)體系的溫度,平衡正向移動(dòng);

D.加入一定量N2,平衡正向移動(dòng)。

(3)由圖中可以看出,步驟cNNHH2在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)生成NNH3;由圖象可知合成氨反應(yīng)的反應(yīng)物總能量大于生成物的總能量。

(4)對(duì)于放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),To前,隨溫度升高,NH3的體積分?jǐn)?shù)φ(NH3)增大,則表明反應(yīng)未達(dá)平衡,由此得出先增大后減小的原因。

令起始時(shí),n(N2)=1mol,則n(H2)=3mol,設(shè)參加反應(yīng)的N2的物質(zhì)的量為x,從而建立三段式:

,由此可求出x=0.2mol,從而確定H2的轉(zhuǎn)化率。則平衡分壓p(N2)==4×106pa,p(H2)==1.2×107pap(NH3)==2×106pa,代入KP即得。

(5)過程①和②中,催化劑不影響反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,對(duì)ΔH不產(chǎn)生影響;整個(gè)過程②分兩步進(jìn)行,第二步的活化能大。

(1)對(duì)于合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g),由平衡時(shí)生成NH3的物質(zhì)的量為0.2mol,可求出參加反應(yīng)的N20.1mol,由此可求出在一容積為2L的密閉容器中,前5分鐘的平均反應(yīng)速率v(N2)== 0.01molL-1min-1。答案為:0.01molL-1min-1

(2)A.加入催化劑,可加快反應(yīng)速率,但對(duì)平衡不產(chǎn)生影響,A不合題意;

B.增大容器體積,也就是減小壓強(qiáng),平衡逆向移動(dòng),H2的轉(zhuǎn)化率減小,B不合題意;

C.降低反應(yīng)體系的溫度,平衡正向移動(dòng),H2的轉(zhuǎn)化率增大,C符合題意;

D.加入一定量N2,平衡正向移動(dòng),H2的轉(zhuǎn)化率增大,D符合題意;

故選CD。答案為:CD;

(3)由圖中可以看出,步驟cNNHH2在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)生成NNH3,步驟c的反應(yīng)方程式為NNH+H2N+NH3;由圖象可知合成氨反應(yīng)的反應(yīng)物總能量大于生成物的總能量,所以合成氨反應(yīng)的H<0。答案為:NNH+H2N+NH3;<;

(4)對(duì)于放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),To前,隨溫度升高,NH3的體積分?jǐn)?shù)φ(NH3)增大,則表明反應(yīng)未達(dá)平衡,由此得出先增大后減小的原因?yàn)闇囟鹊陀?/span>To時(shí)未達(dá)平衡,溫度升高,反應(yīng)速率加快,NH3的體積分?jǐn)?shù)增大;高于To時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡,由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高平衡常數(shù)減小,NH3的體積分?jǐn)?shù)減小(答案合理即可)。答案為:溫度低于To時(shí)未達(dá)平衡,溫度升高,反應(yīng)速率加快,NH3的體積分?jǐn)?shù)增大;高于To時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡,由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高平衡常數(shù)減小,NH3的體積分?jǐn)?shù)減小(答案合理即可);

令起始時(shí),n(N2)=1mol,則n(H2)=3mol,設(shè)參加反應(yīng)的N2的物質(zhì)的量為x,從而建立三段式:

,由此可求出x=0.2mol,從而確定H2的轉(zhuǎn)化率為=20%;平衡分壓p(N2)==4×106pa,p(H2)==1.2×107pap(NH3)==2×106pa,代入,即得KP=。答案為:20%;

(5)過程①和②中,催化劑不影響反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,對(duì)ΔH不產(chǎn)生影響,所以①=②;整個(gè)過程②分兩步進(jìn)行,第II步的活化能大,所以需控制第II步,其原因?yàn)榈?/span>步的活化能大,反應(yīng)速率慢。答案為:=;;第步的活化能大,反應(yīng)速率慢。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某小組在Fe2+檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中觀察到異,F(xiàn)象,為探究“紅色褪去”的原因,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):

編號(hào)

實(shí)驗(yàn)I

實(shí)驗(yàn)II

實(shí)驗(yàn)III

實(shí)驗(yàn)步驟

將實(shí)驗(yàn)I褪色后的溶液分三份分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

為進(jìn)一步探究紅色褪去的原因,又進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)

②取反應(yīng)后的溶液,滴加鹽酸和BaCl2溶液

現(xiàn)象

溶液先變紅,片刻后紅色褪去,有氣體生成(經(jīng)檢驗(yàn)為O2

①無明顯現(xiàn)象

②溶液變紅

③產(chǎn)生白色沉淀

①溶液變紅,一段時(shí)間后不褪色。

②無白色沉淀產(chǎn)生

分析上述三個(gè)實(shí)驗(yàn),下列敘述不正確的是

A.在此實(shí)驗(yàn)條件下H2O2氧化Fe2的速率比氧化SCN的速率快

B.通過實(shí)驗(yàn)Ⅱ推出實(shí)驗(yàn)Ⅰ中紅色褪去的原因是由于SCN被氧化

C.通過實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅲ對(duì)比推出紅色褪去只與H2O2的氧化性有關(guān)

D.綜上所述,實(shí)驗(yàn)Ⅰ中紅色褪去的原因與化學(xué)平衡移動(dòng)原理無關(guān)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】一定溫度下在一容積不變的密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)2X(g) Y(g)+Z(s),以下不能說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是(  )

A. 混合氣體的密度不再變化 B. 反應(yīng)容器中Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變

C. X的分解速率與Y的消耗速率相等 D. 單位時(shí)間內(nèi)生成1 mol Y的同時(shí)生成2 mol X

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】X、Y、Z、W均為短周期元素,它們?cè)谠刂芷诒碇械奈恢萌缦聢D所示。若Y原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍,下列說法中正確的是 ( )

A. 原子半徑:W>Z>Y>X

B. 最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性:Z>W>X

C. 四種元素的單質(zhì)中,W單質(zhì)的熔沸點(diǎn)最高

D. W的單質(zhì)能與水反應(yīng),生成一種具有漂白性的物質(zhì)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】有研究預(yù)測(cè),到2030年,全球報(bào)廢的電池將達(dá)到1100萬噸以上。而目前廢舊電池的回收率卻很低。為了提高金屬資源的利用率,減少環(huán)境污染,應(yīng)該大力倡導(dǎo)回收處理廢舊電池。下面是一種從廢電池正極材料(含鋁箔、LiCoO2Fe2O3及少量不溶于酸堿的導(dǎo)電劑)中回收各種金屬的工藝流程:

資料:1.黃鈉鐵礬晶體顆粒粗大,沉淀速度快,易于過濾。

2.鈷酸鋰難溶于水、碳酸鋰的溶解度隨溫度升高而降低。

回答下列問題:

(1)為了提高堿溶效率可以__,__。(任答兩種)

(2)從經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮,為處理堿溶后所得濾液,可向其中通入過量CO2,請(qǐng)寫出所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式__

(3) “酸浸時(shí)有無色氣體產(chǎn)生,寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式__。

(4) “沉鐵時(shí)采用的黃鈉鐵礬法與傳統(tǒng)的通過調(diào)整溶液pH氫氧化物沉淀法相比,金屬離子的損失少,請(qǐng)分析并說明原因:___。

(5) “沉鋰后得到碳酸鋰固體的實(shí)驗(yàn)操作為__。

(6)已知黃鈉鐵礬的化學(xué)式為NaxFey(SO4)m(OH)n。為測(cè)定黃鈉鐵礬的組成,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):①稱取4.850g樣品,加鹽酸完全溶解后,配成100.00mL溶液;②量取25.00mL溶液,加入足量的KI,用0.2500molL-1Na2S2O3溶液進(jìn)行滴定(反應(yīng)2Fe32I-=2Fe2I2,I22Na2S2O3=2NaINa2S4O6),消耗30.00mLNa2S2O3溶液至終點(diǎn)。③另取25.00mL溶液,加足量BaCl2溶液充分反應(yīng)后,過濾、洗滌、干燥后得沉淀1.165g。

Na2S2O3溶液進(jìn)行滴定時(shí),使用的指示劑為__;計(jì)算出黃鈉鐵礬的化學(xué)式__。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下表是元素周期表的一部分,有關(guān)說法正確的是(  )

A. e的氫化物比d的氫化物穩(wěn)定

B. a、b、e三種元素的原子半徑:e>b>a

C. 六種元素中,c元素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)最活潑

D. c、e、f的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性依次增強(qiáng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列幾種物質(zhì):

MgCl2 H2O Al H2O2 Na2O2 Ca(OH)2 HClO I2

(1)只含有離子鍵的是(選填序號(hào),下同)________

(2)含有共價(jià)鍵的離子化合物是________。

(3)屬于共價(jià)化合物的是________。

(4)熔融狀態(tài)時(shí)和固態(tài)時(shí),都能導(dǎo)電的是________。

(5)HClO的電子式________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知B是酒的主要成分、C是食醋的主要成分。下圖是相關(guān)有機(jī)物的轉(zhuǎn)換關(guān)系:

完成下列填空。

1A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為______,工業(yè)上生產(chǎn)A所需的礦物資源是______。

2)請(qǐng)寫出C的官能團(tuán)名稱___________。

3)反應(yīng)②的化學(xué)方程式為_____________。

4)實(shí)驗(yàn)室用如圖裝置制取乙酸乙酯。實(shí)驗(yàn)時(shí)需預(yù)先在用于收集乙酸乙酯的試管b中加入_____溶液。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,發(fā)現(xiàn)試管b中的液體分兩層,乙酸乙酯在____層(填),分離乙酸乙酯的實(shí)驗(yàn)操作方法是_______

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【題目】四氫鋁鋰(LiAlH4)常作有機(jī)合成的重要還原劑。以輝鋰礦(主要成分是Li2O·Al2O3·4SiO2,含少量Fe2O3)為原料合成四氫鋁鋰的流程如下:

已知:①幾種金屬氫氧化物沉淀的pH如表所示:

物質(zhì)

Fe(OH)3

Al(OH)3

開始沉淀的pH

2.3

4.0

完全沉淀的pH

3.7

6.5

②常溫下,Ksp(Li2CO3)=2.0×103,Li2CO3在水中溶解度隨著溫度升高而減小。

回答下列問題:

(1)上述流程中,提高酸浸速率的措施有________________、加熱;加入CaCO3的作用是_____,“a”的最小值為______________。

(2)寫出LiHAlC13反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________(條件不作要求)。

(3)用熱水洗滌Li2CO3固體,而不用冷水洗滌,其目的是_______________。

(4)四氫鋁鋰LiAlH4溶解于NaOH溶液后得到無色透明溶液,并產(chǎn)生一種無色氣體。請(qǐng)寫出該反應(yīng)的離子方程式_____________________。

(5)在有機(jī)合成中,還原劑的還原能力通常用有效氫表示,其含義是1克還原劑相當(dāng)于多少克氫氣的還原能力。LiAlH4有效氫________________(結(jié)果保留2位小數(shù))。

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同步練習(xí)冊(cè)答案