【題目】氧和氮是大氣的主要成分,氮的化合物在工業(yè)上均有重要的應用。

(1)根據(jù)下列反應寫出由熱化學循環(huán)在較低溫度下由水分解制備氫氣的熱化學方程式:________________

(2)在恒容密閉容器中,發(fā)生反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),下列說法可以證明反應已達到平衡狀態(tài)的是__________________。(填序號)

①單位時間內(nèi)生成n molN2的同時生成2n molNH3

1N≡N鍵斷裂的同時,有6N—H鍵形成

1N≡N鍵斷裂的同時,有3H—H鍵形成

④混合氣體的密度不再改變的狀態(tài) ⑤混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài)

⑥混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)。

為提高H2的轉(zhuǎn)化率,實際生產(chǎn)中宜采取的措施有________(填字母)。

A.及時移出氨 B.最適合催化劑活性的適當高溫

C.適當增大壓強 D.循環(huán)利用和不斷補充氮氣

E.減小壓強 F.降低溫度

(3)電廠煙氣脫氮的主反應①: 4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g),副反應②: 2NH3(g)+8NO(g)5N2O(g)+3H2O(g)。平衡混合氣中N2N2O含量與溫度的關系如圖請解釋在400K~600K時,平衡混合氣中這兩種氣體的含量隨溫度的變化而改變的原因是_____________________________

(4)(N2H4)是一種重要的化工原料,既可用于制藥,又可用作火箭燃料。向2 L的恒容密閉容器中充入2mol N2H4,發(fā)生反應N2H4(g)N2(g)+2H2(g),(用x表示)與時間的關系如圖1所示,則該溫度下,此反應的平衡常數(shù)K=_______________。

肼在另一條件下也可達到分解平衡,同時生成兩種氣體,且其中一種氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍。圖2為平衡體系中肼的體積分數(shù)與溫度、壓強的關系,則p2_______ (大于小于”) p1。

【答案】 H2O(l)=H2(g)+O2(g) ΔH=+286 kJ/mol ①③⑤⑥ ABCD 反應①為放熱反應,溫度升高平衡左移,N2含量降低;反應②為吸熱反應,溫度升高平衡右移,N2O含量升高 1 大于

【解析】試題分析:本題考查蓋斯定律的應用,化學平衡的標志,化學平衡常數(shù)的計算,圖像分析以及化學反應速率和化學平衡理論的實際應用。

(1)將三個熱化學方程式編號:

H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+O2(g) ΔH1=+327kJ·mol-1(①式)

SO2(g)+I2(s)+2H2O(l)=2HI(aq)+ H2SO4(aq) ΔH2=-151 kJ·mol-1(②式)

2HI(aq)=H2(g)+I2(s) ΔH3=+110 kJ·mol-1(③式)

應用蓋斯定律,+②+③式得H2O(l)=H2(g)+O2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=+327kJ/mol-151kJ/mol+110kJ/mol=+286kJ/mol,水分解制備氫氣的熱化學方程式為H2O(l)=H2(g)+O2(g) ΔH=+286 kJ/mol。

(2)①單位時間內(nèi)生成n molN2的同時生成2n molNH3,表明正、逆反應速率相等,說明反應達到平衡狀態(tài);②1N≡N鍵斷裂的同時,有6N—H鍵形成,只表示了正反應,不能說明反應達到平衡狀態(tài);③1N≡N鍵斷裂的同時,有3H—H鍵形成,表示正、逆反應速率相等,說明反應達到平衡狀態(tài);④該反應中所有物質(zhì)都是氣體,氣體的質(zhì)量始終不變,容器的容積不變,混合氣體的密度始終不變,不能說明反應達到平衡狀態(tài);建立平衡的過程中氣體分子物質(zhì)的量減小,恒容時混合氣體的壓強減小,平衡時氣體物質(zhì)的量不變,混合氣體的壓強不變,混合氣體的壓強不再改變說明反應達到平衡狀態(tài);混合氣體的質(zhì)量始終不變,建立平衡過程中氣體物質(zhì)的量減小,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大,平衡時氣體物質(zhì)的量不變,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變說明反應達到平衡狀態(tài);能說明反應已達到平衡狀態(tài)的為①③⑤⑥。

A,及時移出氨平衡正向移動,提高H2的轉(zhuǎn)化率,實際生產(chǎn)中使用;B項,最適合催化劑活性的適當高溫可加快反應速率,實際生產(chǎn)中使用;C,適當增大壓強,一方面加快反應速率,另一方面平衡正向移動,提高H2的轉(zhuǎn)化率,實際生產(chǎn)中使用;D項,循環(huán)利用和不斷補充氮氣,平衡正向移動,提高H2的轉(zhuǎn)化率,實際生產(chǎn)中使用;E,減小壓強平衡逆向移動,H2轉(zhuǎn)化率降低,且反應速率慢,實際生產(chǎn)中不使用;F項,降低溫度雖然平衡正向移動,提高H2的轉(zhuǎn)化率但反應速率慢,實際生產(chǎn)中不使用;答案選ABCD。

(3)由圖像知,升高溫度N2的含量降低,反應為放熱反應;升高溫度N2O的含量增加,反應為吸熱反應。則在400K~600K時,平衡混合氣中這兩種氣體的含量隨溫度的變化而改變的原因是反應①為放熱反應,溫度升高平衡左移,N2含量降低;反應②為吸熱反應,溫度升高平衡右移,N2O含量升高

(4)設從起始到平衡過程中轉(zhuǎn)化N2H4的物質(zhì)的量為x,用三段式

N2H4(g)N2(g)+2H2(g)

n(起始)(mol) 2 0 0

n(轉(zhuǎn)化)(mol) x x 2x

n(平衡)(mol) 2-x x 2x

由圖像知平衡時=3,=3,解得x=1mol,則平衡時N2H4、N2、H2的物質(zhì)的量濃度依次為0.5mol/L、0.5mol/L、1mol/L,反應的平衡常數(shù)K=[c(N2)·c2(H2)]/c(N2H4)==1。

肼在另一條件下也可達到分解平衡,同時生成兩種氣體,且其中一種氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍,說明分解生成NH3,反應的方程式為3N2H4(g)4NH3(g)+N2(g),其他條件不變時增大壓強,平衡逆向移動,N2H4的體積分數(shù)增大,圖像中相同溫度下,p2平衡時N2H4的體積分數(shù)大于p1,p2大于p1。

練習冊系列答案
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(3) Y的結(jié)構(gòu)簡式為________________。

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(5)TG所含官能團種類相同,T同時具備下列條件的結(jié)構(gòu)有________種。其中,在核磁共振氫譜上有4組峰且峰面積之比為1222的結(jié)構(gòu)簡式為________________。

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B.

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A. 開始時產(chǎn)生的氣體為H2

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(2)步驟③所發(fā)生反應的化學方程式為: . 在該反應中,氧化劑是(填化學式);若反應中生成2molHBr,則轉(zhuǎn)移電子數(shù)約為個.
(3)根據(jù)上述反應可判斷SO2、Cl2、Br2三種物質(zhì)氧化性由強到弱的順序是:
(4)步驟②通入熱空氣或水蒸氣吹出Br2 , 利用了溴的
A.氧化性
B.還原性
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