氨的合成是最重要的化工生產(chǎn)之一。
I.工業(yè)上合成氨用的H2有多種制取的方法:
① 用焦炭跟水反應(yīng): C(s)+ H2O(g)CO(g)+ H2(g);
② 用天然氣跟水蒸氣反應(yīng):CH4(g)+ H2O(g) CO (g)+ 3H2(g)
已知有關(guān)反應(yīng)的能量變化如下圖,則方法②中反應(yīng)的ΔH =__________ ___。
Ⅱ.在3個(gè)1L的密閉容器中,同溫度下、使用相同催化劑分別進(jìn)行反應(yīng):
3H2(g)+ N2(g)2NH3(g),按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫、恒容,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)有關(guān)數(shù)據(jù)為:
容 器 | 甲 | 乙 | 丙 |
反應(yīng)物投入量 | 3 mol H2、2 mol N2 | 6 mol H2、4mol N2 | 2 mol NH3 |
達(dá)到平衡的時(shí)間(min) | t | 5 | 8 |
平衡時(shí)N2的濃度(mol·L-1) | c1 | 3 | |
N2的體積分?jǐn)?shù) | ω1 | ω2 | ω3 |
混合氣體密度(g·L-1) | ρ1 | ρ2 | |
(16分)I.ΔH =(a+3b-c)( 3分)
Ⅱ.(1)c(3分);
(2)t > 5 (2分);
(3)0.2 mol·L-1·min-1(2分,數(shù)據(jù)1分,單位1分)
(4)c(3分);
(5)K= 4/81(3分)
解析試題分析:I.由圖知CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-akJ/mol; ①
H2(g)+1/2O2(g)= H2O(g) △H=-bkJ/mol; ②
CH4(g)+2O2(g)= 2H2O(g)+ CO2(g) △H=-ckJ/mol ③;根據(jù)蓋斯定律得方法②中反應(yīng)的ΔH =③-①-②×3=-c-(-a)-(-b)×3=(a+3b-c)kJ/mol;
Ⅱ.(1)a、平衡時(shí)容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比不一定為1︰3︰2,錯(cuò)誤;b、根據(jù)化學(xué)方程式得3v(N2)正=v(H2)逆 ,錯(cuò)誤;c、容器體積不變,一定溫度下,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,氣體的物質(zhì)的量在減少,所以容器的壓強(qiáng)逐漸減小,當(dāng)平衡時(shí),壓強(qiáng)不再變化,正確;d、根據(jù)質(zhì)量守恒定律,該恒容容器中的氣體的密度一直不變,不能判斷平衡狀態(tài)的到達(dá),錯(cuò)誤,答案選c。
(2)甲與乙比,反應(yīng)物的濃度小,所以反應(yīng)速率慢,達(dá)平衡的時(shí)間長(zhǎng),則t>5min;
(3)氮?dú)獾某跏紳舛仁?mol/L,平衡濃度是3mol/L,所以氮?dú)獾臐舛葴p少1mol/L,則乙中氮?dú)獾钠骄磻?yīng)速率為1mol/L/5min=0.2mol·L-1·min-1
(4)乙與甲比,乙的反應(yīng)物濃度是甲的2倍,相當(dāng)于在甲的平衡的基礎(chǔ)上又充入3 mol H2、2 mol N2,若平衡不移動(dòng),則2c1 =3mol/L,ω1 = ω2,而實(shí)際在恒溫恒容時(shí)增大反應(yīng)物的濃度平衡正向移動(dòng),所以3>2c1,ω2 >ω1 ,ab錯(cuò)誤;對(duì)于恒容條件下的可逆反應(yīng),體系中各物質(zhì)均是氣體,乙中的氣體質(zhì)量是甲中氣體質(zhì)量的2倍,所以乙的密度也是甲的2倍,c正確,答案選c。
(5)根據(jù)(3)的計(jì)算,消耗氮?dú)?mol/L,消耗氫氣3mol/L,則生成氨氣2mol/L.該溫度下,容器乙中各物質(zhì)的平衡濃度分別為c(N2)=3mol/L,c(H2)=3mol/L,c(NH3)=2mol/L,所以
K= c(NH3)2/ c(N2)·c(H2)3=4/81(mol/L)-2
考點(diǎn):考查蓋斯定律的應(yīng)用,化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,不同平衡狀態(tài)的比較,化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。已知l mol SO2(g)氧化為1 molSO3 (g)的。請(qǐng)回答下問題;
(1)E表示___________________;E的大小對(duì)該反應(yīng)的反應(yīng)熱__________(填“有”或“無”)影響。
(2)該反應(yīng)通常用V2O5作催化劑,加V2O5會(huì)使圖中△H___________(填“變大”、“變小”或“不變”),理由是________。
(3)已知單質(zhì)硫的燃燒熱為296 kJ·mol,計(jì)算由S(s)生成2mol SO3(g)的△H =________________。
(4)在一定條件下向容積為2L的容器中通入4molSO2和3molO2,充分反應(yīng)達(dá)平衡后,SO3的體積分?jǐn)?shù)為1/3。若在相同的條件下向容積為2L的容器中通入amolSO2和,bmolSO3,和cmol,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行且達(dá)到平衡時(shí)SO3的體積分?jǐn)?shù)也為1/3。則c的取值范圍為___________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
(14分)(Ⅰ)甲醇是一種新型的汽車動(dòng)力燃料,工業(yè)上可通過CO和H2化合來制備甲醇。
已知某些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表:
化學(xué)鍵 | C—C | C—H | H—H | C—O | C≡O(shè) | H—O |
鍵能/kJ·mol-1 | 348 | 413 | 436 | 358 | 1072 | 463 |
反應(yīng)時(shí)間/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
壓強(qiáng)/MPa | 12.6 | 10.8 | 9.5 | 8.7 | 8.4 | 8.4 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
化學(xué)反應(yīng)原理對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)和科研有重要意義
I、下列三個(gè)化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)(K1、K2、K3)與溫度的關(guān)系分別如下表所示:
化學(xué)反應(yīng) | 平衡常數(shù) | 溫度 | |
973 K | 1173 K | ||
①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) | K1 | 1.47 | 2.15 |
②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) | K2 | 2.38 | 1.67 |
③CO(g) +H2O(g)CO2(g) +H2(g) | K3 | ? | ? |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
(1)在焙燒爐中發(fā)生反應(yīng):
①Fe2O3(s)+3C(s) ===2Fe(s)+3CO(g) ΔH=-492.7 kJ·mol-1
②3CO(g)+Fe2O3(s) ===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=+25.2 kJ·mol-1
則2Fe2O3(s)+3C(s) ===4Fe(s)+3CO2(g) ΔH= kJ·mol-1。
(2)天然氣(以甲烷計(jì))在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛。甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化法制H2的主要轉(zhuǎn)化反應(yīng)如下:
CH4(g)+H2O(g) ===CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2 kJ·mol-1
CH4(g)+2H2O(g) ===CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165.0 kJ·mol-1
上述反應(yīng)所得原料氣中的CO能使氨合成催化劑中毒,必須除去。工業(yè)上常采用催化劑存在下CO與水蒸氣反應(yīng)生成易除去的CO2,同時(shí)又可制得等體積的氫氣的方法。此反應(yīng)稱為一氧化碳變換反應(yīng),該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
已知反應(yīng)①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH=akJ·mol-1,平衡常數(shù)為K;
反應(yīng)②CO(g)+1/2O2(g)CO2(g) ΔH=bkJ·mol-1;
反應(yīng)③Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=ckJ·mol-1。測(cè)得在不同溫度下,K值如下:
溫度/℃ | 500 | 700 | 900 |
K | 1.00 | 1.47 | 2.40 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
(1)1.00 L 1.00 mol·L-1 H2SO4溶液與2.00 L 1.00 mol·L-1 NaOH溶液完全反應(yīng),放出114.6 kJ熱量,表示生成1 mol H2O的熱化學(xué)方程式為_________________________
(2)在25 ℃、101 kPa時(shí),1.00 g C6H6(l)燃燒生成CO2(g)和H2O(l),放出41.8 kJ的熱量,C6H6的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為____________kJ·mol-1,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_______________________________________________
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
為了合理利用化學(xué)能,確保安全生產(chǎn),化工設(shè)計(jì)需要充分考慮化學(xué)反應(yīng)的焓變,并采取相應(yīng)措施;瘜W(xué)反應(yīng)的焓變通常用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定,也可進(jìn)行理論推算。
(1)實(shí)驗(yàn)測(cè)得,1 g甲醇在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水釋放出22.7 kJ的熱量,試寫出甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式__________________________________
(2)已知反應(yīng)CH3—CH3(g)―→CH2=CH2(g)+H2(g),有關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如下。
化學(xué)鍵 | C—H | C=C | C—C | H—H |
鍵能/kJ·mol-1 | 414.4 | 615.3 | 347.4 | 435.3 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
利用氮?dú)、氫氣在一定條件下生成氨氣這一可逆反應(yīng)來合成氨,是一個(gè)重要的化工反應(yīng)。常用來生產(chǎn)液氨和氨水。
完成下列填空:
(1)如圖表示合成氨時(shí)生成1mol生成物時(shí)的能量變化,E的單位為kJ。請(qǐng)寫出合成氨的熱化學(xué)方程式____________________。
(熱量用E1、E2或E3表示)。該圖中的實(shí)線與虛線部分是什么反應(yīng)條件發(fā)生了變化?
(2)在一定溫度下,若將4a mol H2和2amol N2放入VL的密閉容器中,5分鐘后測(cè)得N2的轉(zhuǎn)化率為50%,則該段時(shí)間用H2表示的反應(yīng)速率為__________摩爾/(升?秒)。若此時(shí)再向該容器中投入a mol H2、amol N2和2amol NH3,判斷平衡移動(dòng)的方向是_____(填“正向移動(dòng)”“逆向移動(dòng)”或“不移動(dòng)”)
(3)液氨和水類似,也能電離:2NH3NH4++ NH2-,某溫度時(shí),其離子積K=2×l0-30。該溫度下:①將少量NH4Cl固體加入液氨中,K____________2×10-30(填“<”、“>”或“=”);②將少量金屬鈉投入液氨中,完全反應(yīng)后所得溶液中各微粒的濃度大小關(guān)系為:_______
(4)工廠生產(chǎn)的氨水作肥料時(shí)需要稀釋。用水稀釋0.1mol/L稀氨水時(shí),溶液中隨著水量的增加而減少的是
A.c(NH4+)/c(NH3?H2O) | B.c(NH3?H2O)/c(OH-) |
C.c(H+)/c(NH4+) | D.c(OH-)/c(H+) |
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