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合成氨對化學工業(yè)和國防工業(yè)具有重要意義.
(1)向合成塔中按物質的量之比l:4充入N2、H2進行氨的合成,圖A為T℃時平衡混合物中氨氣的體積分數(shù)與壓強(p)的關系圖.

①圖A中氨氣的體積分數(shù)為15%時,H2的轉化率為______.
②圖B中T=450℃,則溫度為500℃時對應的曲線是______(填“a”或“b”).
(2)合成氨所需的氫氣可由甲烷與水反應制得,反應的熱化學方程式為
CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H>0,一定溫度下,在體積為2L的恒容容器中發(fā)生上述反應,各物質的物質的量變化如表:
時間/minCH4(mol)H2O(mol)CO(mol)H2(mol)
00.401.0000
5x10.80x20.60
70.20y10.20y2
100.210.810.190.64
①分析表中數(shù)據(jù),判斷5min時反應是否處于平衡狀態(tài)?______(填“是”或“否”),前5min反應的平均反應速率v(CH4)=______.
②該溫度下,上述反應的平衡常數(shù)K=______.
③反應在7~10min內,CO的物質的量減少的原因可能是______(填字母).
a.減少CH4的物質的量    b.降低溫度     c.升高溫度       d.充入H2
④若第7分鐘時將容器壓縮至1L,請在圖C所示坐標系中畫出從第7分鐘到第11分鐘建立新平衡時甲烷濃度隨時間的變化曲線.

解:(1)①設N2的轉化率為x,
N2 +3H2 2NH3
初始:1 4 0
變化:x 3x 2x
平衡:1-x 4-3x 2x
氨氣的體積分數(shù)為15.00%時,則×100%=15%
解得x=0.33,所以氫氣的轉化率=×100%≈24.45%,故答案為:24.45%;
②對于反應 N2+3H22NH3,△H<0,當溫度升高時,化學平衡向吸熱熱反應方向移動,即逆反應移動,所以氨氣的體積分數(shù)減少,對應的曲線是a,
故答案為:a;
(2)①根據(jù)CO和H2的物質的量的變化情況可以判斷,5?7min之間反應是處于平衡狀態(tài),所以5min時反應是處于平衡狀態(tài);
前5min平均反應速率v(CH4)===0.02mol/L?min-1;
故答案為:是;0.02mol?min-1
②CH4(g)+H2O?CO(g)+3H2(g)
起始(mol/L) 0.20 0.50 0 0
反應(mol/L) 0.10 0.10 0.10 0.30
平衡(mol/L) 0.10 0.40 0.10 0.30
該反應的平衡常數(shù)K==0.0675,
故答案為:0.0675;
③反應在7~10min之間,CO的物質的量減少,加入氫氣能讓平衡逆向移動,減少一氧化碳的濃度,故答案為:d;
④第7分鐘末將容器的體積縮至1L,瞬間甲烷的濃度變?yōu)樵瓉淼?倍,壓強增大,平衡向逆反應移動,甲烷濃度增大,但不可能完全轉化,小于0.4mol/L,最終達到新的平衡,圖為:,故答案為:
分析:(1)根據(jù)三段法計算來確定物質的轉化率;
②降低溫度,化學平衡向放熱反應方向移動;
④從生產實際考慮增大壓強對設備的損耗情況;
(2)①化學平衡狀態(tài)時各組分的濃度不再隨時間的改變而改變,根據(jù)v=來計算反應的速率;
②先求出平衡時各物質的濃度,然后根據(jù)平衡常數(shù)K等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比來解答;
③根據(jù)影響化學平衡移動的因素來分析;
④第7分鐘末將容器的體積縮至1L,瞬間甲烷的濃度變?yōu)樵瓉淼?倍,壓強增大,平衡向逆反應移動,甲烷濃度增大,但不可能完全轉化,小于0.4mol/L,最終達到新的平衡,據(jù)此作圖.
點評:本題主要考查了反應速率、平衡常數(shù)的計算、外界條件對化學平衡的影響,注意三段法在計算中的運用.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:多選題

想一想:高錳酸鉀溶液、液態(tài)溴單質、硫酸銅溶液這些物質可歸為一類的理由.下列哪種物質也可以和它們歸為一類


  1. A.
    硝酸鈉溶液
  2. B.
    銅粉
  3. C.
    碘的四氯化碳溶液
  4. D.
    固體食鹽

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

氧化還原反應是從______的角度對化學反應進行分類的結果.四種基本反應類型是從______的角度對化學反應進行分類的結果.這二者的關系如下圖:圖中方框內區(qū)域表示所有的化學反應,大圈內區(qū)域表示氧化還原反應,大圈外區(qū)域表示非氧化還原反應,其中A~D分別表示四種基本反應類型.請分別填寫出:
(1)化學反應可以分為哪四種基本類型______、______、______、______.
(2)若圖中B圈表示化合反應,則C圈表示______反應(填反應所屬的基本類型,下同),A圈表示______反應,D圈表示______反應.
(3)B圈與氧化還原反應重疊的陰影部分表示的反應,必須滿足的條件是______.C圈與氧化還原反應重疊的陰影部分表示的反應,必須滿足的條件是______.請分別舉出符合以上兩種情況的一例:______,______.
(4)下列說法正確的是______.
A.置換反應一定屬于氧化還原反應
B.有單質參加和有單質生成的化學反應一定是氧化還原反應
C.屬于氧化還原反應的化合反應必定是因為有單質參與了反應
D.氧化還原反應發(fā)生的本質是化合價發(fā)生了變化.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

根據(jù)下列框圖回答問題(答題時,方程式中的M、E用所對應的元素符號表示):

(1)寫出M溶于稀H2SO4和H2O2混合液的化學方程式:______.
(2)某同學取X的溶液,酸化后加入KI、淀粉溶液,變?yōu)樗{色.寫出與上述變化過程相關的離子方程式:______、______.
(3)寫出Cl2將Z氧化為K2EO4的化學方程式:______.
(4)由E制備的E(C5H52的結構如圖,其中氫原子的化學環(huán)境完全相同.但早期人們卻錯誤地認為它的結構為:.核磁共振法能夠區(qū)分這兩種結構.在核磁共振氫譜中,正確的結構有______種峰(即有幾種化學環(huán)境完全相同H原子),錯誤的結構有______種峰.

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科目:高中化學 來源: 題型:單選題

在水溶液中能大量共存的一組離子是


  1. A.
    H+、K+、Cl-、CO32-
  2. B.
    Ba2+、Mg2+、SO42-、Cl-
  3. C.
    ClO-、I-、K+、Na+
  4. D.
    Mg2+、K+、SO數(shù)學公式、NO數(shù)學公式

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科目:高中化學 來源: 題型:單選題

用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列敘述正確的是


  1. A.
    pH=13的氫氧化鈉溶液,含Na+數(shù)目為0.1NA
  2. B.
    標準狀況下,22.4L乙醇中含C-H鍵數(shù)目為5NA
  3. C.
    常溫下,23g NO2含有NA個氧原子
  4. D.
    反應:4Mg+10HNO3(極稀)=4Mg(NO32+N2O↑+5H2O,每生成1molN2O,轉移電子總數(shù)為10NA

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科目:高中化學 來源: 題型:單選題

下列反應的離子方程式正確的是


  1. A.
    鐵片插入氯化鐵溶液中:Fe3++Fe=2Fe2+
  2. B.
    少量金屬鈉放到硫酸銅溶液中:Cu2++2Na=Cu+2Na+
  3. C.
    少量金屬鈉放到冷水中:Na+2H2O=Na++OH-+H2
  4. D.
    氫氧化銅加到鹽酸中:Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O

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科目:高中化學 來源: 題型:單選題

下列工業(yè)生產的反應原理錯誤的是


  1. A.
    高爐煉鐵:Fe2O3+3CO數(shù)學公式2Fe+3CO2
  2. B.
    氨的氧化:4NH3+5O2數(shù)學公式4NO+6H2O
  3. C.
    煅燒硫鐵礦:4FeS2+15O2數(shù)學公式2Fe2O3+8SO3
  4. D.
    制漂粉精:2Ca(OH)2+2Cl2→CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O

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科目:高中化學 來源: 題型:單選題

下列關于碳酸鈉和碳酸氫鈉的敘述不正確的是


  1. A.
    相同條件下,在水中的溶解性:碳酸鈉<碳酸氫鈉
  2. B.
    相同條件下,熱穩(wěn)定性:碳酸鈉>碳酸氫鈉
  3. C.
    相同條件下,與酸反應的速率:碳酸鈉>碳酸氫鈉
  4. D.
    一定條件下,碳酸鈉不能轉化為碳酸氫鈉,而碳酸氫鈉可以轉化為碳酸鈉

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