13.合成氨反應的熱化學方程式為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),ΔH=-92 kJ/mol.在一容積為2 L的密閉容器中加入一定量的N2和H2.在一定條件下發(fā)生合成氨反應.反應中NH3的物質(zhì)的量濃度的變化情況如下圖: (1)根據(jù)上圖.計算從反應開始到平衡時.平均反應速率v(N2)= . (2)反應達到平衡時.測得NH3占平衡混合氣體體積的1/3.則平衡混合氣體折合成標準狀況下的體積是 L.反應過程中放出的熱量為 kJ. (3)平衡時測得N2的物質(zhì)的量為0.10 mol.則N2的轉(zhuǎn)化率α(N2)= . (4)實驗測得一定條件下合成氨反應的速率與體系內(nèi)各物質(zhì)的濃度有以下關(guān)系: v=kc(N2)·c1.5(H2)·c-1(NH3)(k為常數(shù)).請根據(jù)此速率方程式.結(jié)合自己的已有知識對如何提高合成氨反應的速率提出三點建議: . 解析:(1)由圖可知c(NH3)的變化量為0.10 mol/L.故c(N2)的變化量為0.05 mol/L.則v(N2)=0.05 mol/L÷4 min=0.012 5 mol/. (2)平衡時NH3的物質(zhì)的量為:0.10 mol/L×2 L=0.20 mol.則平衡混合氣體為0.60 mol.在標準狀況下的體積為:0.60 mol×22.4 L/mol=13.44 L.反應過程中放熱為9.2 kJ. (3)反應達到平衡時.消耗的N2為0.05 mol/L×2 L=0.10 mol.若平衡混合氣體中還存在N2 0.10 mol.則說明原有N2為0.20 mol.其轉(zhuǎn)化率為50%. (4)提高合成氨反應的速率可采用以下方法:①增大壓強.②升高溫度.③使用催化劑.④增大氮氣的濃度.⑤增大氫氣的濃度等. 答案:(1)0.012 5 mol/13.44 9.2 ①增大壓強.②升高溫度.③使用催化劑.④增大氮氣的濃度.⑤增大氫氣的濃度. 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

氫氣是一種新型的綠色能源,又是一種重要的化工原料.

(1)氫氣燃燒熱值高.實驗測得,在常溫常壓下,1g H2完全燃燒生成液態(tài)水,放出142.9kJ熱量.則H2燃燒的熱化學方程式為
H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(1)△H=-285.8kJ/mol
H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(1)△H=-285.8kJ/mol

(2)氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高,具有廣闊的發(fā)展前景.現(xiàn)用氫氧燃料電池進行如圖1所示實驗:
①氫氧燃料電池中,正極的電極反應式為
O2+2H20+4e-=4OH-
O2+2H20+4e-=4OH-

②如圖1裝置中,某一銅電極的質(zhì)量減輕3.2g,則a極上消耗的O2在標準狀況下的體積為
0.56
0.56
L.
(3)氫氣是合成氨的重要原料,合成氨反應的熱化學方程式如下:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol.
①當合成氨反應達到平衡后,改變某一外界條件(不改變N2、H2和NH3的量),反應速率與時間的關(guān)系如圖2所示.圖中t1時引起平衡移動的條件可能是
增大壓強
增大壓強
.其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段時間是
t2-t3
t2-t3

②溫度為T℃時,將2a mol H2和a mol N2放入0.5L密閉容器中,充分反應后測得N2的轉(zhuǎn)化率為50%.則反應的平衡常數(shù)為
4
a2
4
a2

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(2011?懷柔區(qū)模擬)合成氨工業(yè)生產(chǎn)條件:催化劑:鐵觸媒,溫度:400~500℃,壓強:30~50MPa.每生成0.1molNH3放熱4.61kJ.
請回答:
(1)工業(yè)合成氨反應的熱化學方程式
N2(g)+3H2(g)
催化劑
高溫高壓
2NH3(g)△H=-92.2kJ/mol
N2(g)+3H2(g)
催化劑
高溫高壓
2NH3(g)△H=-92.2kJ/mol
生產(chǎn)中采用400~500℃的高溫,原因之一是考慮催化劑的活性,原因之二是
提高反應速率,縮短達到平衡的時間
提高反應速率,縮短達到平衡的時間

(2)鐵觸媒是以FeO和Fe2O3為主要成分的氧化物.某鐵觸媒中n(Fe2+):n(Fe3+)=1:1,則n(Fe):n(O)=
4:5
4:5
.實驗測定,當n(Fe2+):n(Fe3+)=1:2時催化活性最高.Fe2O3中加適量碳粉可制備這種催化活性最高的鐵觸媒:2Fe2O3+C=4FeO+CO2↑,理論上,240g Fe2O3中需要加入碳粉
3
3
g可以制備這種催化劑.
(3)某同學為探究某鐵觸媒的成分,用適量稀硝酸溶解少量樣品,取少許所得溶液滴加KSCN出現(xiàn)紅色,由此確定該鐵觸媒中鐵為+3價,你認為該結(jié)論
不合理
不合理
(填合理或不合理),理由:
由于硝酸會氧化其中可能存在的二價鐵,結(jié)果只能判斷樣品溶解于硝酸后中存在三價鐵而不能確定原樣品中鐵元素的價態(tài)
由于硝酸會氧化其中可能存在的二價鐵,結(jié)果只能判斷樣品溶解于硝酸后中存在三價鐵而不能確定原樣品中鐵元素的價態(tài)

(4)有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料,以N2、H2為原料,以HCl-NH4Cl為電解質(zhì)溶液制取新型燃料電池,同時達到固氮作用.該電池的正極反應式為
N2+6e-+8H+=2NH4+
N2+6e-+8H+=2NH4+

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PCl5的熱分解反應如下:PCl5(g)?PCl3(g)+Cl2(g)
(1)該反應的平衡常數(shù)表達式為:K=
c(PCl3)?c(Cl2)
c(PCl5)
c(PCl3)?c(Cl2)
c(PCl5)

(2)若某溫度下,在容積為1.0L的密閉容器中充入0.20mol PCl5,達到平衡后,測得容器內(nèi)PCl3的濃度為0.15mol/L,
①平衡時,PCl5的濃度為:
0.05mol/L
0.05mol/L

②平衡時,Cl2的濃度為:
0.15mol/L
0.15mol/L

③該溫度下的平衡常數(shù)為:
0.45
0.45

(3)相同條件下,在容積為1.0L的密閉容器中充入0.20mol PCl3和0.20mol Cl2,達到平衡后,其平衡常數(shù)為:
2.22
2.22
.(保留兩位小數(shù)) 
(4)某溫度下,合成氨反應的熱化學方程式為N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol在該溫度下,將1mol N2和3mol H2放入密閉容器中,在有催化劑存在的條件下充分反應,測得反應放出的熱量總是小于92.4kJ,其原因是:
該反應是可逆反應,1molN2和3molH2不可能完全反應,所以放出的熱量總是小于92.4kJ
該反應是可逆反應,1molN2和3molH2不可能完全反應,所以放出的熱量總是小于92.4kJ

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合成氨反應的熱化學方程式為N2(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H=-92kJ/mol.向一個容積為2L的密閉容器中加入xmolN2和ymolH2,在一定條件下發(fā)生反應.
(1)反應過程中測得NH3的物質(zhì)的量隨時間變化情況如圖甲所示,請計算:
①從反應開始到平衡這段時間內(nèi),
.
v
(H2)=
0.0375mol?L-1?min-1
0.0375mol?L-1?min-1
;反應過程中放出的熱量是
9.2
9.2
kJ.
②若平衡后容器中還有0.1molN2、0.2molH2,則N2的轉(zhuǎn)化率為
50%
50%
,NH3的體積分數(shù)φ=
40%
40%

(2)向上述密閉容器中再通入zmolNH3,保持溫度和壓強不變,要使平衡混合物中NH3的體積分數(shù)仍為φ,還需加入N2
z
10
z
10
mol.
(3)在其他條件不變的情況下,改變N2的起始物質(zhì)的量n(N2) 對反應的影響如圖乙所示(T表示溫度),請回答:
①若T1對應溫度為500℃,則T2對應溫度可能是
D
D
(填字母).
A.600℃;B.550℃;C.500℃;D.450℃
②在a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中,反應物H2轉(zhuǎn)化率最高的是
c
c
點.

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氨是世界上產(chǎn)量最多的無機化合物之一,主要用于制造氮肥.
(1)根據(jù)下面能量變化示意圖(圖1),請寫出合成氨反應的熱化學方程式:
 

(2)在一個容積為2L的密閉容器內(nèi)加入一定量的N2和H2,在一定條件下合成氨,反應中NH3的物質(zhì)的量濃度的變化情況如圖2所示,請回答下列問題:
精英家教網(wǎng)
①該反應的平衡常數(shù)表達式K=
 

②該反應400℃的平衡常數(shù)
 
500℃時的平衡常數(shù)(填“>”、“<”或“=”);
③下列描述中能說明上述反應已達化學平衡的是
 

A.3v(H2)=2v(NH3
B.容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化
C.容器中氣體的密度不隨時間而變化
D.容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化
④根據(jù)上圖計算從反應開始到達第一個平衡時,平均反應速率v(NH3)=
 
;
⑤由第一次平衡到第二次平衡,平衡移動的方向是
 
,采取的措施可能是
 

(3)設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料,以N2、H2為電極反應物,以HCl-NH4Cl為電解質(zhì)溶液制造新型燃料電池,放電過程中,溶液中銨根離子濃度逐漸增大.請寫出該電池的正極反應式:
 

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