【題目】合成氨反應是重要的化工反應,請回答下列問題:

(1)①NH3(g)+O2(g)NO2(g)+H2O(g) H=-299.6kJ·mol-1

H2(g)+O2(g)=H2O(g) H=-241.8kJ·mol-1

N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H=+33.9kJ·mol-1

由上述反應,可求出N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=___。

(2)對于反應①,在恒溫恒容(H2O為氣態(tài))的容器中,下列選項表明反應已達到平衡的是___。

A.混合氣體的平均摩爾質量不變

B.混合氣體的密度不變

C.氣體的顏色不再變化

D.體系內壓強不再變化

E.每消耗1molNH3的同時生成1molNO2

(3)已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反應的熵變S=-0.081kJ·mol-1·K-1,則298K時,該反應___(填不能)自發(fā)進行。

(4)如圖為673K溫度下,某合成氨塔里各氣體組分壓強變化圖。

t1平衡時,氨氣的體積分數(shù)為___%(保留位小數(shù))。

②在圖中畫出氨氣組分壓強變化圖___。

③該溫度下N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反應的壓力平衡常數(shù)Kp=___(MPa)-2(保留1位小數(shù),Kp為以氣體分壓表示反應的平衡常數(shù))

【答案】-92.3kJ·mol-1 ACD 33.3% 0.6

【解析】

(1)將目標方程式N2(g)+3H2(g)2NH3(g)和已知方程式對照可得出:③+3×-2×=目標方程式;

(2)平衡的標志:一是同一物質表示的正反應速率和逆反應速率相等,二是體系中各組分的含量不變;

(3)G=H-Ts0時,反應能自發(fā)進行;

(4)在恒溫恒容條件下,氣體的壓強之比與物質的量成正比;從圖上看,一條曲線分壓減小值=(3.0-1.5)MPa=1.5MPa,另一條曲線分壓減小值=(1.0-0.5)MPa=0.5MPa,這兩條曲線應分別代表氫氣、氮氣的分壓變化曲線,氨氣應從0增加到1.0MPa

(1)已知:①NH3(g)+O2(g)NO2(g)+H2O(g) H=-299.6kJ·mol-1,②H2(g)+O2(g)=H2O(g) H=-241.8kJ·mol-1,③N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H=+33.9kJ·mol-1,③+3×-2×=目標方程式,故H=(+33.9kJ·mol-1)+3×(-241.8kJ·mol-1)-2×(-299.6kJ·mol-1)=-92.3kJ·mol-1;

(2)恒溫恒容下發(fā)生:NH3(g)+O2(g) NO2(g)+H2O(g)

A.正反應是氣體總物質的量n減小,混合氣體總質量自始至終不變的反應,由可知,當混合氣體的平均摩爾質量不變時,說明混合氣體的總物質的量n不變,反應已達平衡,故A正確;

B.該反應的氣體總質量m不變,總體積V不變,由可知,無論反應是否平衡,混合氣體的密度都不變,即混合氣體的密度不變,不能說明反應是否已平衡,故B錯誤;

C.該反應中的NO2為紅棕色,由于恒容,導致該反應的正反應是氣體顏色加深的反應,若反應未平衡,則氣體顏色會一直加深,現(xiàn)氣體的顏色不再變化,說明反應已達平衡,故C正確;

D.恒容時,該反應的正反應體系總壓強減小的反應,當體系內壓強不再變化,說明反應已達平衡,故D正確;

E.由方程式可知,無論是否平衡,每消耗1molNH3的同時一定生成1molNO2,即消耗1molNH3的同時生成1molNO2不能說明反應是否平衡,故E錯誤;

故答案為:ACD;

(3)S=-0.081kJ·mol-1·K-1,T= 298K,H=-92.3kJ·mol-1,則G=H-Ts =(-92.3kJ·mol-1)-298K×(-0.081kJ·mol-1·K-1)=-68.162kJ·mol-10,該反應能自發(fā)進行;

(4)在恒溫恒容條件下,氣體的壓強之比與物質的量成正比;從圖上看,t1平衡時,一條曲線分壓減小值=(3.0-1.5)MPa=1.5MPa,另一條曲線分壓減小值=(1.0-0.5)MPa=0.5MPa,這兩條曲線應分別代表氫氣、氮氣的分壓變化曲線,氨氣應從0增加到1.0MPa。

t1平衡時,氫氣的平衡分壓為1.5MPa,氮氣的平衡分壓為0.5MPa,氨氣的平衡分壓為1.0MPa,已知恒溫恒容條件下,氣體的壓強之比與物質的量成正比,則氨氣的體積分數(shù)為×100%≈33.3%

②在0~t1達到平衡過程中氨氣應從0增加到1.0MPa,則氨氣組分壓強變化圖為

t1平衡時,氫氣的平衡分壓為1.5MPa,氮氣的平衡分壓為0.5MPa,氨氣的平衡分壓為1.0MPa,該溫度下N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反應的壓力平衡常數(shù)Kp=≈0.6。

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2)最高價氧化物的水化物堿性最強的是_____,酸性最強的是_____,呈兩性的是_____;

3A 分別與 DE、FG、H 形成的化合物中,最穩(wěn)定的是_____

4)在 B、C、D、E、F、G、H 中,原子半徑最大的是_____;

5)現(xiàn)有甲、乙兩種短周期元素,室溫下,甲元素單質在冷的濃硫酸或空氣中,表面都生成致密的氧化膜,乙元素原子核外 M 電子層與 K 電子層上的電子數(shù)相等,甲、乙兩元素相比較,金屬性較強的是_______可以驗證該結論的實驗是_

(a)將在空氣中放置已久的這兩種元素的塊狀單質分別放入熱水中

(b)將這兩種元素的單質粉末分別和同濃度的鹽酸反應

(c)將這兩種元素的單質粉末分別和熱水作用,并滴入酚酞溶液

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2)裝置②中主要玻璃儀器的名稱____________________、__________

3)實驗室制備Cl2的離子方程式為____________。

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(1)寫出化學式:X_______,A________,B_______。

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編號

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