利用N2和H2可以實現(xiàn)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:
(1)已知:N2(g)+O2(g) = 2NO(g)           △H=+180.5kJ/mol
N2(g)+3H2(g)  2NH3(g)    △H=-92.4kJ/mol
2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g)         △H=-483.6kJ/mol
寫出氨氣經(jīng)催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣的熱化學方程式為
           
(2)某科研小組研究:在其他條件不變的情況下,改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反應(yīng)的影響。
實驗結(jié)果如圖所示:

(圖中T表示溫度,n表示物質(zhì)的量)
①圖像中T2和T1的關(guān)系是:T2           T1(填“高于”“低于”“等于”“無法確定”)
②比較在a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中,反應(yīng)物N2 的轉(zhuǎn)化率最高的是(填字母)。                     。
③若容器容積為1L,在起始體系中加入1mol N2 ,n=3mol反應(yīng)達到平衡時H2的轉(zhuǎn)化率為60%,則此 條件下(T2),反應(yīng)的平衡常數(shù)K=               。保持容器體積不變,再向容器中加入1mol N2,3mol H2反應(yīng)達到平衡時,氫氣的轉(zhuǎn)化率將
(填“增大”、“減”或“不變”)。
(3)N2O5是一種新型硝化劑,其性質(zhì)和制備受到人們的關(guān)注。
①一定溫度下,在恒容密閉容器中N2O5可發(fā)生下列反應(yīng):
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0下表為反應(yīng)在T1溫度下的部分實驗數(shù)據(jù)
t/s
0
50
100
c(N2O5)/mol·L—1
5.0
3.5
2.4
 
則50s內(nèi)NO2的平均生成速率為                    。
②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N2O5的電極反應(yīng)式為                                 。
(1)4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)    △H ="-905" .0kJ/mol
(2)①低于 ②c   ③25/12; 增大
(3)①0.06mol?L-1?s-1
②H2 + CO32--2e  =  CO2  +  H2O
陽極:N2O4 + 2HNO3 - 2e  =  2N2O+  2H+

試題分析:(1)氨氣和氧氣反應(yīng)生成一氧化氮和水,由所給熱化學方程式
N2(g)+O2(g) = 2NO(g)           △H=+180.5kJ/mol    ①
N2(g)+3H2(g)  2NH3(g)    △H=-92.4kJ/mol     ②
2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g)         △H=-483.6kJ/mol     ③
根據(jù)蓋斯定律得(①-②)×2+③×3可得所求,答案是4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H =-905.0kJ/mol
(2)①T2的氨氣含量高于T1的氨氣含量,溫度低對合成氨有利,所以T2低于T1
②a、b、c三點中c點的氫氣的物質(zhì)的量最大,根據(jù)化學平衡中增大一種反應(yīng)物的量,會增大另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,所以c點的氮氣的轉(zhuǎn)化率最高;
③氫氣的起始濃度為3mol/L,氮氣的起始濃度為1mol/L,氫氣的轉(zhuǎn)化率為60%,所以平衡時:c(H2)= 1.2mol/L,c(N2)=0.4mol/L,c(NH3)=1.2 mol/L,所以化學平衡常數(shù)K= c(NH3)2/c(N2)·c(H2)3=25/12
(3) ①50s內(nèi)N2O5濃度減少1.5mol/L,則NO2的濃度增加3 mol/L,所以NO2的平均生成速率為3 mol/L/50s=0.06mol?L-1?s-1
②左池為氫氧燃料電池裝置,石墨I電極上發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為H2 + CO32--2e  =  CO2  + H2O
右池為電解池裝置,N2O5在陽極生成,石墨Ⅱ為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為:陽極:N2O4 + 2HNO3 -2e =2N2O5 +2H+
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源:不詳 題型:填空題

(15分)甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景.請回答下列與甲醇有關(guān)的問題.
(1)甲醇分子是____________分子(填“極性”或“非極性”).
(2)工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=﹣86.6KJ/mol,在T℃時,往一個體積固定為1L的密閉容器中加入1mol CO和2mol H2,反應(yīng)達到平衡時,容器內(nèi)的壓強是開始時的3/5.
①達到平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率為____________
②下列選項能判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)的有____________
A.2v(H2)=v(CH3OH)B.CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率
C.容器內(nèi)的壓強保持不變D.混合氣體的密度保持不變
E.混合氣體的顏色保持不變    F.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化
(3)已知在常溫常壓下:
①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)     △H=﹣akJ·mol﹣1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)                    △H=﹣bkl·mol﹣1
③H2O(g)=H2O(1)                           △H=﹣ckJ·mol1
則CH3OH(1)+O2(g)==CO(g)+2H2O(1)           △H=____________kJ·mol1
(4)由甲醇、氧氣和NaOH溶液構(gòu)成的新型手機電池,可使手機連續(xù)使用一個月才充一次電.
①該電池負極的電極反應(yīng)式為____________________________________.
②若以該電池為電源,用石墨做電極電解200mL含有如下離子的溶液.
離子
Cu2+
H+
Cl
SO42
c/mol·L﹣1
0.5
2
2
0.5
   電解一段時間后,當兩極收集到相同體積(相同條件)的氣體時(忽略溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象)陽極上收集到氧氣的質(zhì)量為____________.

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源:不詳 題型:填空題

以CO2為碳源制取低碳有機物成為國際研究焦點,下面為CO2加氫制取低碳醇的熱力學數(shù)據(jù):
反應(yīng)Ⅰ: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)          ?H = —49.0  kJ·mol-1
反應(yīng)Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)     ?H = —173.6 kJ·mol-1
(1)寫出由CH3OH(g)合成CH3CH2OH(g)的熱化學反應(yīng)方程式:                     
(2)對反應(yīng)Ⅰ,在一定溫度下反應(yīng)達到平衡的標志是     (選填編號)
a.反應(yīng)物不再轉(zhuǎn)化為生成物 b.平衡常數(shù)K不再增大
c.CO2的轉(zhuǎn)化率不再增大 d.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變 
(3)在密閉容器中,反應(yīng)Ⅰ在一定條件達到平衡后,其它條件恒定,能提高CO2轉(zhuǎn)化率的措施是    (選填編號)
A.降低溫度B.補充CO2C.加入催化劑D.移去甲醇
(4)研究員以生產(chǎn)乙醇為研究對象,在密閉容器中,按H2與CO2的物質(zhì)的量之比為3:1進行投料,在5MPa下測得不同溫度下平衡體系中各種物質(zhì)的體積分數(shù)(y%)如下圖所示。表示CH3CH2OH組分的曲線是     ;圖中曲線Ⅱ和Ⅲ的交點a對應(yīng)的體積分數(shù)ya=     %(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

(5)一種以甲醇作燃料的電池示意圖如圖。寫出該電池放電時負極的電極反應(yīng)式:                     。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源:不詳 題型:填空題

(16分)工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn),流程如下:

(1)工業(yè)生產(chǎn)時,制取氫氣的一個反應(yīng)為:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。t℃時,往10L密閉容器中充入2mol CO和3mol水蒸氣。反應(yīng)建立平衡后,體系中c(H2)=0.12mol·L-1。則該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=    (填計算結(jié)果)。
(2)合成塔中發(fā)生反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)。由此可推知,表中T1   300℃(填“>”、“<”或“=”)。
T/℃
T1
300
T2
K
1.00×107
2.45×105
1.88×103
 
(3)氨氣在純氧中燃燒生成一種單質(zhì)和水,科學家利用此原理,設(shè)計成“氨氣-氧氣”燃料電池,則通入氨氣的電極是         (填“正極”或“負極”);堿性條件下,該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為                      。
(4)用氨氣氧化可以生產(chǎn)硝酸,但尾氣中的NOx會污染空氣。目前科學家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮的氧化物還原為氮氣和水,反應(yīng)機理為:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H= -574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)   △H= -1160kJ·mol-1
則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為                                       。
(5)某研究小組在實驗室以“Ag-ZSM-5”為催化劑,測得將NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如圖。據(jù)圖分析,若不使用CO,溫度超過775K,發(fā)現(xiàn)NO的轉(zhuǎn)化率降低,其可能的原因為                                   ;在n(NO)/n(CO)=1的條件下,應(yīng)控制的最佳溫度在      左右。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源:不詳 題型:單選題

已知2Zn(s)+O2(g)=2ZnO(s)ΔH=-701.0 kJ·mol1
2Hg(l)+O2(g)2HgO(s)ΔH=-181.6 kJ·mol1
則反應(yīng)Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的ΔH為(  )
A.+519.4 kJ·mol1    B.+259.7 kJ·mol1
C.-259.7 kJ·mol1D.-519.4 kJ·mol1

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源:不詳 題型:填空題

2013年初,全國各地多個城市都遭遇“十面霾伏”,造成“陰霾天”的主要根源之一是汽車尾氣和燃煤尾氣排放出來的固體小顆粒。
汽車尾氣凈化的主要原理為:2NO(g)+2CO(g)2CO2+N2。在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時,c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時間(t)的變化曲線如下圖所示。據(jù)此判斷:

(1)該反應(yīng)為       反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”):在T2溫度下,0~2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率:v(N2)=         ;(2)當固體催化劑的質(zhì)量一定時,增大其表面積可提高化學反應(yīng)速率。若催化劑的表面積S1>S2,在答題卡上畫出 c(CO2)在T1、S2條件下達到平衡過程中的變化曲線。
(3)某科研機構(gòu),在t1℃下,體積恒定的密閉容器中,用氣體傳感器測得了不同時間的NO和CO的濃度(具體數(shù)據(jù)見下表,CO2和N2的起始濃度為0)。
時間/s
0
1
2
3
4
5
c(NO)/xl0-4mol L-1
10.0
4.50
2.50
1.50
1.00
1.00
c(CO)/xl0-3mol L-1
3.60
3.05
2.85
2.75
2.70
2.70
 
t1℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=              ,平衡時NO的體積分數(shù)為           
(4)若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進行,下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是      (填代號)。(下圖中v、K、n、m分別表示正反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、物質(zhì)的量和質(zhì)量)

(5)煤燃燒產(chǎn)生的煙氣也含氮的氧化物,用CH4催化還原NOX可以消除氮氧化物的污染。
已知:CH4(g)+2NO2(g) = N2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g)   △H=-867.0kJ ? mol-1
2NO2 (g) N2O4 (g)                   △H=-56.9kJ ? mol-1
H2O(g) = H2O(l)                          △H=-44.0kJ ? mol-1
寫出CH4催化還原N2O4 (g)生成N2 (g)、CO2 (g)和H2O(l)的熱化學方程式           

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源:不詳 題型:填空題

把煤作為燃料可通過下列兩種途徑:
途徑Ⅰ C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1<0①
途徑Ⅱ 先制成水煤氣:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH2>0②
再燃燒水煤氣:
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH3<0③
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH4<0④
請回答下列問題:
(1)途徑Ⅰ放出的熱量理論上    (填“大于”“等于”或“小于”)途徑Ⅱ放出的熱量。 
(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的數(shù)學關(guān)系式是 。 
(3)已知:①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1="-393.5" kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH2="-566" kJ·mol-1
③TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(s)+O2(g) ΔH3="+141" kJ·mol-1
則TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=    。 
(4)已知下列各組熱化學方程式
①Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH1="-25" kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2="-47" kJ·mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) ΔH3="+640" kJ·mol-1
請寫出FeO(s)被CO(g)還原成Fe和CO2(g)的熱化學方程式 ______________________。 

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源:不詳 題型:填空題

(1)宇宙飛船上的氫氧燃料電池,其電池反應(yīng)為:2H2+O2=2H2O,試寫出電解質(zhì)溶液若為鹽酸時的正極反應(yīng)式:______________。
(2)已知4 g甲烷氣體充分燃燒生成CO2(g)和H2O(l)時,放出Q kJ的熱量。寫出表示甲烷燃燒熱的熱化學方程式:______________________。
(3)已知下列熱化學方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-Q1 kJ/mol
②3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-Q2 kJ/mol
③Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) ΔH=-Q3 kJ/mol
利用蓋斯定律計算:FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)的焓變ΔH=________。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源:不詳 題型:單選題

已知:P4(g)+6Cl2(g)=4PCl3(g) ΔH=a kJ·mol-1,P4(g)+10Cl2(g)=4PCl5(g) ΔH=b kJ·mol-1,并知形成或拆開1 mol化學鍵放出或吸收的能量稱為該化學鍵的鍵能。P4具有正四面體結(jié)構(gòu),PCl5中P-Cl鍵的鍵能為c kJ·mol-1,PCl3中P-Cl鍵的鍵能為1.2c kJ·mol-1。下列敘述正確的是(  )
A.P-P鍵的鍵能大于P-Cl鍵的鍵能
B.可求Cl2(g)+PCl3(g)=PCl5(s)的反應(yīng)熱ΔH
C.Cl-Cl鍵的鍵能為(b-a+5.6c)/4 kJ·mol-1
D.P-P鍵的鍵能為(5a-3b+12c)/8 kJ·mol-1

查看答案和解析>>

同步練習冊答案