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正(CO2 )_ 80 min時。υ逆(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)。
21.(1)C; (2)①>;②增大;③76.53④B⑤CO(NH2)2 -6e- + 8OH- = CO32- + N2 +6H2O
【解析】
試題分析: (1) ①單位時間內(nèi)生成3n mol H2:同時生成2n mol NH3,相當(dāng)于同一物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率相等,正確;②用NH3、N2、H2表示反應(yīng)速率比為 2∶1∶3 ,無論是平衡還是沒有平衡這個關(guān)系均成立,錯誤;③混合氣體的密度不再改變,由于在整個恒容容器中,氣體質(zhì)量不變,所以密度一直不變,不能做為平衡判斷依據(jù),錯誤; ④氣體總物質(zhì)的量反應(yīng)前后發(fā)生改變,混合氣體壓強(qiáng)不再改變時可以做為判斷依據(jù),正確; ⑤混合氣體平均相對分子質(zhì)量等于總質(zhì)量除以總物質(zhì)的量,質(zhì)量不變但總物質(zhì)的量發(fā)生改變,當(dāng)不再改變時說明達(dá)到平衡,正確;(2)①由于沒有達(dá)到平衡,平衡正向正反應(yīng)方向時進(jìn)行,所以20 min時υ正(CO2 )應(yīng)該大于80 min時。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,相當(dāng)于開始加入了反應(yīng)物量是0. 150 mo1CO2和0. 60 molNH3,由于是恒容容器,相當(dāng)于增加了壓強(qiáng)平衡右移,重新建立平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率與原平衡相比將增大。③根據(jù)三態(tài)法可以計(jì)算為:
開始:0.1 0.4 0 0
轉(zhuǎn)化:0.06 0.12 0.06 0.06
平衡:0.04 0.28 0.06 0.06
上述可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=0.03*0.03/0.142*0.02=76.53。④由t℃到(t+10)℃升高了溫度平衡逆向移動,氨氣的轉(zhuǎn)化率降低,故選正確的圖像可能是B。⑤在電解池中陽極反應(yīng)應(yīng)該是失電子的,應(yīng)該生成氮?dú),故電極反應(yīng)為CO(NH2)2 -6e- + 8OH- = CO32- + N2 +6H2O,陰極有氫氣生成,根據(jù)電子守恒,當(dāng)陽極生成1mol氮?dú)鈺r陰極應(yīng)該有3mol氫氣生成,當(dāng)共有1mol氣體生成時,可求出有氮?dú)?.25mol,生成尿素0.25mol,求得質(zhì)量15g。
考點(diǎn):本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,題目難度不大,本題注意把握化學(xué)平衡狀態(tài)判斷的角度,特別是正逆反應(yīng)速率的關(guān)系,為易錯點(diǎn)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
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C2(NH3)?C(CO2) |
C(H2O) |
C2(NH3)?C(CO2) |
C(H2O) |
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一定條件 |
時間/min | 0 | 30 | 70 | 80 | 100 |
n(CO2)/mol | 0.10 | 0.060 | 0.040 | 0.040 | 0.040 |
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