【題目】工業(yè)合成氨的反應為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)是一個放熱的可逆反應,反應條件是高溫、高壓,并且需要合適的催化劑。已知形成1 mol H—H鍵、1 mol N—H鍵、1 mol N≡N鍵放出的能量分別為436 kJ391 kJ、946 kJ。則:

(1)1 mol氮氣完全反應生成氨氣可放出的能量為__________ kJ

(2)如果將1 mol氮氣和3 mol氫氣混合,使其充分反應,反應放出的能量總小于上述數(shù)值,為什么?_______________。

(3)實驗室模擬工業(yè)合成氨時,在容積為2 L的密閉容器內,充入2 mol氮氣和3 mol氫氣反應經過1分鐘后,達到平衡狀態(tài),此時容器內壓強為原來的80%,則用氮氣表示的化學反應速率是________ mol/(L·min),氫氣的轉化率為________。

(4)一定條件下,當合成氨的反應達到化學平衡時,下列說法正確的是________。

a.正反應速率和逆反應速率相等且為零 b.氮氣和氫氣的轉化率相等

c.氮氣的轉化率達到最大值 d.氮氣和氫氣的濃度相等

e.N2H2NH3的體積分數(shù)相等 f.反應達到最大程度

(5)生產過程中通常將氨氣及時分離出去,則平衡________(填正向,逆向,不)移動,正反應速率將________(增大,減小,不變)

【答案】92 該反應是可逆反應,1 mol氮氣和3 mol 氫氣不能完全反應,放出的能量總是小于92 kJ 0.25 50% cf 正向 減小

【解析】

(1)H=反應物鍵能和-生成物鍵能和,反應N2+3H22NH3的△H=(946+3×436-6×391)kJ/mol=-92kJ/mol;

(2)合成氨為可逆反應,反應物不能完全轉化為生成物;

(3)結合υ=,轉化率= ×100%計算;

(4)平衡時正逆反應速率相等,濃度不變,為動態(tài)平衡,為反應的最大限度;

(5)根據(jù)反應特點,結合化學反應速率影響因素及平衡移動原理分析。

(1)H=反應物鍵能和-生成物鍵能和,反應N2+3H22NH3的△H=(946+3×436-6×391)kJ/mol=-92kJ/mol

(2)1 mol N23 mol H2混合,使充分反應,反應放出的熱量總小于上述數(shù)值,是因為合成氨為可逆反應,反應物不能完全轉化為生成物NH3,所以1 mol氮氣和3 mol氫氣混合,使其充分反應,反應放出的能量總小于92kJ;

(3)在恒溫恒容時,氣體的壓強比等于氣體的物質的量的比,開始時氣體的物質的量為2mol+3mol=5mol,由于平衡時氣體壓強為原來的80%,則氣體的物質的量減小5mol-5mol×80%=1mol。根據(jù)方程式N2+3H22NH3可知:每有1molN2反應,反應后會減小2mol,現(xiàn)在氣體的物質的量減小1mol,則反應的N2的物質的量為0.5mol,所以用氮氣表示的化學反應速率是υ(N2)===0.25mol/(L·min);根據(jù)方程式可知N2、H2反應的物質的量的比是1:3,氮氣反應了0.5mol,則氫氣反應了1.5mol,由于反應開始時加入氫氣的物質的量為3mol,所以氫氣的轉化率為= ×100%=50%;

(4) a.化學平衡為動態(tài)平衡,達到平衡時正反應速率和逆反應速率相等但不為零,a錯誤;

b.反應達到平衡時,氮氣和氫氣的轉化率可能相等,也可能不相等,這與反應開始時加入的兩種物質的物質的量多少有關,b錯誤;

c.反應從正反應方向開始,若氮氣的轉化率達到最大值,則反應達到平衡,c正確;

d.達到平衡時氮氣和氫氣的濃度不一定相等,這與起始量、物質的轉化率有關,d錯誤;

e.N2、H2NH3的體積分數(shù)相等,反應可能處于平衡狀態(tài),也可能未處于平衡狀態(tài),e錯誤;

f.反應達到最大程度,任何物質的濃度不再發(fā)生變化,反應達到平衡狀態(tài),f正確;

故合理選項是cf;

(5)生產過程中通常將氨氣及時分離出去,則c(NH3)減小,根據(jù)平衡移動原理:減小生成物濃度,化學平衡向正向移動,由于物質的濃度降低,所以正反應速率將減小。

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】有機物AH的轉化關系如下圖所示。其中A是植物生長調節(jié)劑,它的產量可以用來衡量一個國家的石油化工發(fā)展水平;D是一種合成高分子材料,此類物質如果大量使用易造成白色污染。

請回答下列問題:

(1)E的官能團名稱為____________。反應③的反應類型__________________________

(2)關于有機物A、B、CD的下列說法,正確的是___________________(選填序號)

aB不能使溴水或酸性高錳酸鉀溶液褪色,但AD可以

bB的同系物中,當碳原子數(shù)≥5時開始出現(xiàn)同分異構現(xiàn)象

c.等質量的AD完全燃燒時消耗O2的量相等,生成CO2的量也相等

(3)寫出下列反應的化學方程式:

反應④:_________________________________。反應⑤:_____________________________________。

(4)C是一種速效局部冷凍麻醉劑,可由反應①或②制備,請指出用哪一個反應制備較好:________,并說明理由:____________________________________。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】水合肼是無色、有強還原性的液體,實驗室制備水合肼的原理為:CO(NH2)2+2NaOH+NaClO==Na2CO3+N2H4·H2O+NaCl 據(jù)此,某學生設計了下列實驗。

(制備NaClO溶液)

實驗裝置如圖甲所示部分夾持裝置已省略

已知:3NaClO2NaCl+NaClO3

(1)請寫出肼的電子式_________________。

(2)配制30%NaOH溶液時,所需玻璃儀器除量筒外還有___________

(3)裝置I中發(fā)生的化學反應方程式是 ____________________________;Ⅱ中用冰水浴控制溫度在30℃以下,其主要目的是______________________________。

(制取水合肼)

實驗裝置如圖乙所示。

(4)儀器B的名稱為_________;反應過程中,如果分液漏斗中溶液的滴速過快,部分N2H4·H2O參與A中反應并產生大量氮氣,請寫出該反應的化學反應方程式_________________。

(5)充分反應后,加熱蒸餾燒瓶A內的溶液即可得到水合肼的粗產品。若在蒸餾剛剛開始的時候忘記添加沸石,應該采取的操作是_____________________。

(測定肼的含量)

稱取餾分0.2500g,加水配成20.00mL溶液,在一定條件下,以淀粉溶液做指示劑,用0.1500 mol·L-1的I2溶液滴定。

已知:N2H4·H2O+2I2==N2↑+4HI+H2O

滴定終點時的現(xiàn)象為_____________________________________。實驗測得消耗I2溶液的平均值為20.00 mL,餾分中N2H4.H2O的質量分數(shù)為______。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】下列有關糖類、脂肪和蛋白質的敘述正確的是(

A.糖類都能表示為Cm(H2O)n

B.糖類和脂肪都是儲能物質

C.脂肪由脂肪酸和甘油構成,所以脂肪是一種高分子化合物

D.糖類、脂肪和蛋白質都能氧化分解釋放能量供給生物利用

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】近年來有多個品牌的手機電池曾發(fā)生爆炸事故,公眾對電池安全性的重視程度越來越高,燃料電池作為安全性能較好的一類化學電源得到了更快的發(fā)展。 一種以聯(lián)氨(N2H4)為燃料的環(huán)保電池工作原理如圖所示,工作時產生穩(wěn)定無污染的物質。下列說法不正確的是( )

A. M極生成氮氣且電極附近溶液酸性增強

B. 負極上每消耗1molN2H4,會有4molH+通過質子交換膜

C. 正極的電極反應式為:O2+4H++4e-=2H2O

D. d口流出的液體是蒸餾水

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】下列有關電化學裝置的說法正確的是

A. 利用圖a裝置處理銀器表面的黑斑Ag2S,銀器表面的反應為Ag2S2e=2AgS2

B. b電解一段時間,銅電極溶解,石墨電極上有亮紅色物質析出

C. c中的X極若為負極,則該裝置可實現(xiàn)粗銅的精煉

D. d中若M是海水,該裝置是通過犧牲陽極的陰極保護法使鐵不被腐蝕

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】用惰性電極電解煤漿液的方法制H2的反應為Cs+2H2Ol=CO2g+2H2g)。現(xiàn)將一定量的1mol/LH2SO4溶液和適量煤粉充分混合,制成含碳量為002g/mL~012g/mL的煤漿液,置于如圖所示裝置中進行電解(兩電極均為惰性電極)。下列說法錯誤的是

A. A極是陽極,B極為陰極

B. A極的電極反應式為C+2H2O-4e-=CO2↑+4H+

C. B極的電極反應式為2H++2e-=H2

D. 電解一段時間后,煤漿液的pH增大

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】下列各組物質中

(1)互為同分異構體的是________,

(2)互為同素異形體的是________,

(3)互為同位素的是________,

(4)屬于同一物質的是________。

C(CH3)4C4H10

35Cl37Cl

H2OH2O

⑤石墨和金剛石

(CH3)2CHCH(CH3)2 (CH3)2CH(CH2)2CH3

H2 D2 T2

CH2=CH-CH2CH3CH3-CH=CH-CH3

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】甲醇是重要的化工原料,又是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應用前景。

(1)已知反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H=-99kJmol-1中的相關化學鍵鍵能如下:

x=___________。

化學鍵

H-H

C-O

CO

H-O

C-H

E/(kJmol-1)

436

343

x

465

413

(2)在一容積可變的密閉容器中,1molCO2molH2發(fā)生反應:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H1<0,CO在不同溫度下的平衡轉化率(α)與壓強的關系如下圖所示。

①T1_________T2(填“>”、“<”、“=”);a、b兩點的反應速率:v(a)_____v(b)(填“>”、“<”、“=”);

c點條件下,下列敘述能說明上述反應能達到化學平衡狀態(tài)的是_____(填字母);

a.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2 b.CH3OH的體積分數(shù)不再改變

C.混合氣體的密度不再改變 d.COCH3OH的物質的量之和保持不變

②計算圖中a點的平衡常數(shù)KP=_____(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數(shù))。

(3)利用合成氣(主要成分為CO、CO2H2)合成甲醇,發(fā)生的主要反應如下:

a:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H1

b:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H2

c:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H3

①述反應對應的平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3,它們隨溫度變化的曲線如下圖所示。

H1__________H3(填“>”、“<”、“=”),理由是_______。

②一定溫度下,在3 L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應b,已知c(CO)與反應時間t變化曲線Ⅰ如圖所示,若在t0時刻分別改變一個條件,曲線Ⅰ變?yōu)榍Ⅱ和曲線Ⅲ。當曲線Ⅰ變?yōu)榍Ⅱ時,改變的條件是________;當曲線Ⅰ變?yōu)榍Ⅲ時,改變的條件是_________。

③反應c △H___0, △S____0(填“>”“=”或“<”)。

查看答案和解析>>

同步練習冊答案