(8分)德國人哈伯在1913年實(shí)現(xiàn)了合成氨的工業(yè)化生產(chǎn),反應(yīng)原理:

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);已知298 K時(shí),

ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1,試回答下列問題:

(1)計(jì)算說明298 K下合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行?________(填“能”或“不能”);在298 K時(shí),將10 mol N2和30 mol H2放入合成塔中,為什么放出的熱量小于924 kJ?________。

(2)如圖在一定條件下,將1 mol N2和3 mol H2混合于一個(gè)10 L的密閉容器中,反應(yīng)達(dá)到A平衡時(shí),混合氣體中氨占25%,試回答下列問題:

①N2的轉(zhuǎn)化率為________;

②在達(dá)到狀態(tài)A時(shí),平衡常數(shù)KA=________(代入數(shù)值的表達(dá)式,不要求得具體數(shù)值),當(dāng)溫度由T1變化到T2時(shí),KA________KB(填“=”、“<”或“>”)。

③在達(dá)到狀態(tài)B時(shí),下列說法正確的是(  )

a.通入氬氣使壓強(qiáng)增大,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

b.N2的正反應(yīng)速率是H2的逆反應(yīng)速率的1/3倍

c.降低溫度,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量變小

d.增加N2的物質(zhì)的量,H2的轉(zhuǎn)化率降低

(3)若在恒溫、恒壓條件下合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后,再向平衡體系中通入氬氣,平衡________移動(dòng)(填“向左”“向右”或“不”)。

(4)在1998年希臘亞里斯多德大學(xué)的Marnellos和Stoukides采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H),實(shí)現(xiàn)了高溫高壓下高轉(zhuǎn)化率的電化學(xué)合成氨,其實(shí)驗(yàn)裝置如圖:

則陰極的電極反應(yīng)式為____________________________________________________。

 

【答案】

(1)能'由于合成氨反應(yīng)為可逆反應(yīng),10 mol N2和30 mol H2不可能完全反應(yīng),所以放出的熱量小于10×92.4 kJ=924 kJ

(2)①40%'②0.082/(0.06×O.183)'>'③b

(3)向左'(4)N2+6e+6H===2NH3

【解析】(1)ΔH-TΔS=-92.4 kJ·mol1-298 K×(-198.2 J·mol1·K1)×103 kJ·J1=-33.3 kJ·moL1<0,故該反應(yīng)在298 K時(shí)能自發(fā)進(jìn)行。由于合成氨反應(yīng)為可逆反應(yīng),10 mol N2和30 mol H2不可能完全反應(yīng),所以放出的熱量小于10×92.4 kJ=924 kJ。

(2)由反應(yīng):設(shè)轉(zhuǎn)化了N2為x mol·L-1,

則   N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

初始: 0.1   0.3    0

轉(zhuǎn)化: x    3x    2x

平衡: 0.1-x  0.3-3x  2x

2x/(0.1-x+0.3-3x+2x)×100%=25%'x=0.04

所以①N2的轉(zhuǎn)化率為:0.04/0.1×100%=40%。

②平衡常數(shù)KA=0.082/(0.06×0.183)。當(dāng)溫度由T1變化到T2時(shí),N2的轉(zhuǎn)化率降低,說明化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),所以KA>KB。③由于在恒容密閉容器中通入氬氣,體系壓強(qiáng)確實(shí)增大,但由于N2、H2、NH3的濃度均不發(fā)生變化,化學(xué)平衡不移動(dòng),故a錯(cuò)誤;達(dá)到平衡時(shí)正、逆反應(yīng)速率相等,即v(N2,正)=v(N2,逆)、v(H2,正)=v(H2,逆),由“化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比”知b正確;降低溫度,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),氣體物質(zhì)的量減少,而氣體總質(zhì)量不變,根據(jù)M=m/n知,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大,故c錯(cuò)誤;增加N2的物質(zhì)的量,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),H2的轉(zhuǎn)化率升高,故d錯(cuò)誤。

(3)在恒壓條件下加入氬氣,則容積增大,導(dǎo)致原平衡中各物質(zhì)的濃度同等比例減小,所以平衡向氣體體積增大的方向即向左移動(dòng)。

(4)由于該反應(yīng)的總式為合成氨反應(yīng):N2+3H22NH3,在該反應(yīng)中,H2失去電子在陽極上發(fā)生氧化反應(yīng),其電極反應(yīng)式為:3H2-6e===6H,則陰極電極反應(yīng)式為“該反應(yīng)的總式減去陽極電極反應(yīng)式”得:N2+6e+6H===2NH3。

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(8分)德國人哈伯在1913年實(shí)現(xiàn)了合成氨的工業(yè)化生產(chǎn),反應(yīng)原理:

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);已知298 K時(shí),

ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS=-198.2J·mol-1·K-1,試回答下列問題:

(1)計(jì)算說明298 K下合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行?________(填“能”或“不能”);在298K時(shí),將10 mol N2和30 mol H2放入合成塔中,為什么放出的熱量小于924 kJ?________。

(2)如圖在一定條件下,將1 mol N2和3mol H2混合于一個(gè)10 L的密閉容器中,反應(yīng)達(dá)到A平衡時(shí),混合氣體中氨占25%,試回答下列問題:

①N2的轉(zhuǎn)化率為________;

②在達(dá)到狀態(tài)A時(shí),平衡常數(shù)KA=________(代入數(shù)值的表達(dá)式,不要求得具體數(shù)值),當(dāng)溫度由T1變化到T2時(shí),KA________KB(填“=”、“<”或“>”)。

③在達(dá)到狀態(tài)B時(shí),下列說法正確的是(  )

a.通入氬氣使壓強(qiáng)增大,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

b.N2的正反應(yīng)速率是H2的逆反應(yīng)速率的1/3倍

c.降低溫度,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量變小

d.增加N2的物質(zhì)的量,H2的轉(zhuǎn)化率降低

(3)若在恒溫、恒壓條件下合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后,再向平衡體系中通入氬氣,平衡________移動(dòng)(填“向左”“向右”或“不”)。

(4)在1998年希臘亞里斯多德大學(xué)的Marnellos和Stoukides采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H),實(shí)現(xiàn)了高溫高壓下高轉(zhuǎn)化率的電化學(xué)合成氨,其實(shí)驗(yàn)裝置如圖:

則陰極的電極反應(yīng)式為____________________________________________________。

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2012屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)《化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡》專題綜合測(cè)試(蘇教版) 題型:填空題

(8分)德國人哈伯在1913年實(shí)現(xiàn)了合成氨的工業(yè)化生產(chǎn),反應(yīng)原理:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g);已知298 K時(shí),
ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1,試回答下列問題:
(1)計(jì)算說明298 K下合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行?________(填“能”或“不能”);在298 K時(shí),將10 mol N2和30 mol H2放入合成塔中,為什么放出的熱量小于924 kJ?________。

(2)如圖在一定條件下,將1 mol N2和3 mol H2混合于一個(gè)10 L的密閉容器中,反應(yīng)達(dá)到A平衡時(shí),混合氣體中氨占25%,試回答下列問題:
①N2的轉(zhuǎn)化率為________;
②在達(dá)到狀態(tài)A時(shí),平衡常數(shù)KA=________(代入數(shù)值的表達(dá)式,不要求得具體數(shù)值),當(dāng)溫度由T1變化到T2時(shí),KA________KB(填“=”、“<”或“>”)。
③在達(dá)到狀態(tài)B時(shí),下列說法正確的是(  )
a.通入氬氣使壓強(qiáng)增大,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
b.N2的正反應(yīng)速率是H2的逆反應(yīng)速率的1/3倍
c.降低溫度,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量變小
d.增加N2的物質(zhì)的量,H2的轉(zhuǎn)化率降低
(3)若在恒溫、恒壓條件下合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后,再向平衡體系中通入氬氣,平衡________移動(dòng)(填“向左”“向右”或“不”)。
(4)在1998年希臘亞里斯多德大學(xué)的Marnellos和Stoukides采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H),實(shí)現(xiàn)了高溫高壓下高轉(zhuǎn)化率的電化學(xué)合成氨,其實(shí)驗(yàn)裝置如圖:

則陰極的電極反應(yīng)式為____________________________________________________。

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