題目列表(包括答案和解析)
(14分)合成氨對(duì)工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防都有重要意義。
已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H= -92.4 kJ·mol-1,請(qǐng)回答:
(1)合成氨工業(yè)中采取的下列措施可以用勒夏特列原理解釋的是_____(填字母)。
a.用鐵觸媒(催化劑)加快化學(xué)反應(yīng)速率
b.采用較高壓強(qiáng)(20 MPa~50 MPa)
c.將原料氣中的少量CO等氣體凈化除去
d.將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來
(2)一定溫度下,在密閉容器中充入1 mol N2和3 mol H2并發(fā)生反應(yīng)。
①若容器容積V恒定,達(dá)到平衡時(shí),氣體的壓強(qiáng)為原來的,則N2的轉(zhuǎn)化率а1=_____,此時(shí),反應(yīng)放熱_____kJ;該溫度下合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____(只需列出數(shù)字表達(dá)式);
②若容器壓強(qiáng)恒定,則達(dá)到平衡時(shí),容器中N2的轉(zhuǎn)化率а2__а1(填“>、<或=”)。
(3)隨著對(duì)合成氨研究的發(fā)展,希臘科學(xué)家采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H+)為介質(zhì),用吸附在它內(nèi)外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極,實(shí)現(xiàn)了常壓、570℃條件下高轉(zhuǎn)化率的電解法合成氨(裝置如下圖)。鈀電極A是電解池的____極(填“陽”或 “陰”),該極上的電極反應(yīng)式是 。
合成氨工業(yè)的部分工藝流程如下圖所示:
請(qǐng)你回答下列問題:
(1)已知:N2(g)+O2(g) =2NO(g);△H=180.5kJ·mol-1
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) ;△H=–905kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ;△H=–483.6kJ·mol-1
則N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的△H=_________________。
(2)改變下列條件,能使平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行且平衡常數(shù)不變的是_________。
A.增大壓強(qiáng) B.降低溫度 C.使用催化劑 D. 增大反應(yīng)物的濃度
(3)在一定條件下,將2molN2與5molH2混合于一個(gè)10L的密閉容器中,反應(yīng)情況如右圖所示:
①求5min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(NH3)=_______________
②達(dá)到平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)為___________%
(4)近年來科學(xué)家提出了電解合成氨的方法:采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H+)為介質(zhì),用吸附在它內(nèi)外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極,實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)化率的電解法合成氨(裝置如圖)
請(qǐng)回答:鈀電極A是電解池的_______極(填“陽”或“陰”),該極上的電極反應(yīng)式是_________________________
(12分)現(xiàn)在普遍應(yīng)用的工業(yè)合成氨的方法是哈伯于1905年發(fā)明的,但此法反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不高。
(1)已知1 mol N2(g)與適量H2(g)完全反應(yīng),當(dāng)生成NH3(g)0.1mol時(shí),放出9.22kJ熱量,寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式: 。
(2)若該反應(yīng)在298K、398K時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)分別為K1、K2,則K1 K2(填“>” “=” 或 “<” )。
(3)在一定溫度下,向容積不變(始終為10L)的密閉容器中加入2 mol N2、8 mol H2 及固體催化劑。10分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)變?yōu)槠鹗嫉?0%,此時(shí)氨氣的體積分?jǐn)?shù)為 ,用氮?dú)獗硎镜姆磻?yīng)速率: 。若想提高氨氣的產(chǎn)率,根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理,請(qǐng)?zhí)岢龊侠淼慕ㄗh: (任意寫一條)。
(4)在上述相同條件下,若起始時(shí)加入4 mol NH3、2 mol H2及固體催化劑,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)比(3)中 (填“大”、“小”或“相等”)。
(5)隨著對(duì)合成氨研究的發(fā)展,2001年兩位希臘化學(xué)家提出了電解合成氨的方法,即在常壓下把氫氣和用氦氣稀釋的氮?dú)猓謩e通入一個(gè)加熱到570℃的電解池中,采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H+)為介質(zhì),用吸附在它內(nèi)外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極,實(shí)現(xiàn)了常壓、570℃條件下高轉(zhuǎn)化率的電解法合成氨(裝置如右圖)。在電解法合成氨的電解池中 (填“能”或“不能”) 用水作電解質(zhì)溶液的溶劑,原因是 。
鈀電極A是電解池的 極(填“陽”或“陰”),該極上的電極反應(yīng)式是 。
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