33.科學(xué)家一直致力于研究常溫.常壓下“人工固氮 的新方法.曾有報道:在常溫.常壓.光照條件下.N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生反應(yīng).生成的主要產(chǎn)物為NH3和另一種常見氣體.進一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系.部分實驗數(shù)據(jù)見下表:T/K303313323平衡時NH3的生成量/(10-6mol) 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

科學(xué)家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法.曾有報道:在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生反應(yīng),生成的主要產(chǎn)物為NH3和另一種常見氣體.進一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系(其它條件均相同),部分實驗數(shù)據(jù)見下表:
T/K 303 313 323
平衡時NH3的生成量/(10-6mol) 4.8 5.9 6.0
回答下列問題:
(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式
2N2+6H2O
 催化劑 
.
 
4NH3+3O2
2N2+6H2O
 催化劑 
.
 
4NH3+3O2

(2)請在答題紙的坐標(biāo)圖中畫出上述反應(yīng)在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖,并進行必要標(biāo)注

(3)與目前廣泛使用的工業(yè)合成氨方法相比,該方法中固氮反應(yīng)速率慢.請?zhí)岢隹商岣咂浞磻?yīng)速率且增大NH3生成量的建議:
升高溫度,增大反應(yīng)物N2的濃度
升高溫度,增大反應(yīng)物N2的濃度

(4)已知:
N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol
H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)△H=-184.6kJ/mol
1
2
N2(g)+2H2(g)+
1
2
Cl2(g)═NH4Cl(s)△H=-313.6kJ/mol
①計算NH3(g)+HCl(g)═NH4Cl(s)的反應(yīng)焓變:△H=
-175.1 kJ/mol
-175.1 kJ/mol

②室溫下NH3就和HCl能發(fā)生化合反應(yīng)生成NH4Cl;而在加熱的條件下,NH4Cl則能分解為NH3和HCl.請用所學(xué)的化學(xué)原理解釋這一現(xiàn)象:
NH3(g)+HCl(g)═NH4Cl(s)是一個焓減、熵減的反應(yīng),在低溫下自發(fā),在高溫(加熱條件)下不自發(fā).而其逆反應(yīng)NH4Cl的分解則在高溫下自發(fā)
NH3(g)+HCl(g)═NH4Cl(s)是一個焓減、熵減的反應(yīng),在低溫下自發(fā),在高溫(加熱條件)下不自發(fā).而其逆反應(yīng)NH4Cl的分解則在高溫下自發(fā)

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科學(xué)家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法.曾有實驗報道:在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生反應(yīng),生成的主要產(chǎn)物為NH3.進一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系,部分實驗數(shù)據(jù)見下表(光照、N2壓力1.0×105 Pa、反應(yīng)時間3h):
T/K 303 313 323 353
NH3生成量/(10-6 mol) 4.8 5.9 6.0 2.0
相應(yīng)的化學(xué)方程式:N2(g)+3H2O(l)?2NH3(g)+
3
2
O2(g)△H=+765.2kJ?mol-1
回答下列問題:
(1)該反應(yīng)在較低溫度下能否自發(fā)進行?
 
;
(2)從323K到353K,氨氣的生成量減少的原因
 
;
(3)請畫出上述反應(yīng)在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖1,并進行必要標(biāo)注;
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(4)工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N2(g)+3H2(g)?2NH3(g).設(shè)在容積為2.0L的密閉容器中充入0.60mol N2(g)和1.60mol H2(g),反應(yīng)在一定條件下達到平衡時,NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(NH3的物質(zhì)的量與反應(yīng)體系中總的物質(zhì)的量之比)為
4
7
.該條件下反應(yīng)2NH3(g)?N2(g)+3H2(g)的平衡常數(shù)為
 
;
(5)利用N2和H2可以實驗NH3的工業(yè)合成,而氨又可以進一步制備硝酸,在工業(yè)上一般可進行連續(xù)生產(chǎn).請回答下列問題:
已知:N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ?mol-1
N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ?mol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6kJ?mol-1
則氨氣經(jīng)催化氧化生成一氧化氮氣體和水蒸氣的熱化學(xué)方程式為
 

(6)對反應(yīng)N2O4(g)?2NO2(g),在溫度分別為T1、T2時,平衡體系中NO2的體積分?jǐn)?shù)隨壓強變化曲線如圖2所示.下列說法正確的是
 
;
A.A、C兩點的反應(yīng)速率:A>C
B.B、C兩點的氣體的平均相對分子質(zhì)量:B<C
C.A、C兩點氣體的顏色:A深,C淺
D.由狀態(tài)B到狀態(tài)A,可以用加熱的方法
(7)現(xiàn)以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成的燃料電池,采用電解法制備N2O5,裝置如圖3所示,其中Y為CO2.寫出石墨I電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式
 
;在電解池中生成1molN2O5轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為
 

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科學(xué)家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法。曾有實驗報道:在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生反應(yīng),生成的主要產(chǎn)物為NH3。進一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系,部分實驗數(shù)據(jù)見下表(光照、N2壓力1.0×105 Pa、反應(yīng)時間3 h):

T/K

303

313

323

353

NH3生成量/(10-6 mol)

4.8

5.9

6.0

2.0

相應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:

N2(g)+3H2O(l)2NH3(g)+O2(g)  ΔH=+765.2 kJ·mol-1

回答下列問題:

(1)請在答題卡的坐標(biāo)圖中,畫出上述反應(yīng)在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖,并進行必要標(biāo)注。

(2)與目前廣泛使用的工業(yè)合成氨方法相比,該方法中固氮反應(yīng)速率慢。請?zhí)岢隹商岣咂浞磻?yīng)速率且增大NH3生成量的建議:_______________________________。

(3)工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。設(shè)在容積為2.0 L的密閉容器中充入0.60 mol N2(g)和1.60 mol H2(g),反應(yīng)在一定條件下達到平衡時,NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(NH3的物質(zhì)的量與反應(yīng)體系中總的物質(zhì)的量之比)為。計算

①該條件下N2的平衡轉(zhuǎn)化率;

②該條件下反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常數(shù)。

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科學(xué)家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法。曾有實驗報道:在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生反應(yīng),生成的主要產(chǎn)物為NH3。進一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系,部分實驗數(shù)據(jù)見下表(光照、N2壓力1.0×105 Pa、反應(yīng)時間3 h):

T/K

303

313

323

353

NH3生成量/(10-6 mol)

4.8

5.9

6.0

2.0

相應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:

N2(g)+3H2O(l)     2NH3(g)+O2(g)

ΔH=+765.2 kJ·mol-1

回答下列問題:

(1)請畫出上述反應(yīng)在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖,并進行必要標(biāo)注。

(2)與目前廣泛使用的工業(yè)合成氨方法相比,該方法中固氮反應(yīng)速率慢。請?zhí)岢隹商岣咂浞磻?yīng)速率且增大NH3生成量的建議:                                                   。

(3)工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N2(g)+3H2(g)      2NH3(g)。設(shè)在容積為2.0 L的密閉容器中充入

0.60 mol N2(g)和1.60 mol H2(g),反應(yīng)在一定條件下達到平衡時,NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(NH3的物質(zhì)的量與反應(yīng)體系中總的物質(zhì)的量之比)為。計算:

①該條件下N2的平衡轉(zhuǎn)化率;

②該條件下反應(yīng)2NH3(g)      N2(g)+3H2(g)的平衡常數(shù)。

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(8分)科學(xué)家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法。曾有實驗報道:在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生反應(yīng),生成的主要產(chǎn)物為NH3。進一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系,部分實驗數(shù)據(jù)見下表(光照、N2壓力1.0×105Pa、反應(yīng)時間3h):

T/K

303

313

323

353

NH3生成量/(10-6mol)

4.8

5.9

6.0

2.0

相應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:

N2(g)+3H2O(l)====2NH3(g)+O2(g)  ΔH=+765.2kJ·mol-1

回答下列問題:

(1)右圖是上述反應(yīng)在無催化劑情況下反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖,請在圖中畫出在有催化劑情況下反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖。

(2)與目前廣泛使用的工業(yè)合成氨方法相比,該方法中固氮反應(yīng)速率慢。請?zhí)岢隹商岣咂浞磻?yīng)速率且增大NH3生成量的建議:                                                  。

(3)工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。設(shè)在容積為2.0L的密閉容器中充入0.60molN2(g)和1.60molH2(g),反應(yīng)在一定條件下達到平衡時,NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(NH2的物質(zhì)的量與反應(yīng)體系中總的物質(zhì)的量之比)為。計算

①該條件下N2的平衡轉(zhuǎn)化率是                    ;

②該條件下反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常數(shù)為                    

③若溫度不變,減小容器體積,則平衡向---------------------------移動,c(NH3)將--------------------

c(N2)將---------------------- (填增大、減小或不變)                 

 

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