I.科學家一直致力于“人工固氮”的方法研究。目前合成氨的技術原理為氮氣和氫氣在高溫高壓催化劑條件下生成氨氣,一定條件下,向一個2L的密閉容器中充入2molN2和6molH2,反應達平衡時生成NH3的濃度為0.5mol/L,并放出QkJ熱量,該反應的熱化學方程式可表示為______。

II.已知:N2O4(g)2NO2(g)  △H=+57.20kJ/mol。

在1000C時,將0.100molN2O4氣體充入lL恒容抽空的密閉容器中,每隔一定時間對該容器內(nèi)的物質(zhì)濃度進行分析得到下表數(shù)據(jù):

時間(s)

0

20

40

60

80

c(N2O4)/mol

0.100

c1

0.050

c3

c4

c(NO2)/mol

0.000

0.060

c2

0.120

0.120

 

(1)該反應的平衡常數(shù)表達式為______;從表中數(shù)據(jù)分析:c1 ______c2、c3______c4(選填“>”、“<”或“=”)。

(2)在右圖中畫出并標明此反應中N2O4和NO2的濃度隨時間變化的曲線。

(3)在上述條件下,從反應開始至達到化學平衡時,四氧化二氮的平均反應速率為______。

(4)若起始時充入NO2氣體0.200mol,則達到平衡時NO2 氣體的轉化率為______;其它條件不變時,下列措施能提高NO2轉化率的是______ (填字母)。

A.減小NO2的濃度   B.降低溫度       C.增加NO2的濃度

D.升高溫度       E.再充入一定量的He

(5)向容積相同、溫度分別為T1和T1的兩個密閉容器中分別充入等量NO2,發(fā)生反應:2NO2 N2O4(g) (g)  △H=-57.20kJ/mol。恒溫恒容下反應相同時間后,分別測得體系中NO2的百分含量分別為a1和a2。巳知T1<T2,則a1____a2 (選擇A、B、C、D填空)。

A.大于     B.小于     C.等于    D.以上都有可能

 

【答案】

.(14分)Ⅰ. N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  △H=-2QkJ/mol(2分)

Ⅱ. (1)K=; <;    =  (每空1分,共3分)

(2)       (2分)

(3) 0.001mol/(L·s)(1分)(4) 40% (2分) B C(2分)  (5) D(2分)

【解析】

試題分析:Ⅰ.反應達平衡時生成NH3的濃度為0.5mol/L,并放出QkJ熱量,即生成0.5mol/L×2L=1mol氨氣時放出QkJ熱量,所以該反應的熱化學方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  △H=-2QkJ/mol。

Ⅱ.(1)化學平衡常數(shù)是在一定條件下,當可逆反應達到平衡狀態(tài)時,生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值,所以根據(jù)方程式可知,該反應的平衡常數(shù)K=;根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,20s時生成NO2是0.060mol,則根據(jù)方程式可知,消耗N2O4的物質(zhì)的量是0.030mol,因此c1=0.100mol-0.030mol=0.070mol。反應由20s進行到40s時消耗N2O4是0.070mol-0.050mol=0.020mol.根據(jù)方程式可知,生成NO2是0.040mol,所以c2=0.060mol+0.040mol=0.100mol,所以c1<c2;反應進行到60s時反應達到平衡狀態(tài),所以c3=c4。

(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,平衡時生成NO2是0.120mol,所以消耗N2O4是0.060mol,則N2O4的平衡量是0.040mol,所以此反應中N2O4和NO2的濃度隨時間變化的曲線為。

(3)從反應開始至達到化學平衡時,四氧化二氮的平均反應速率為=0.001mol/(L·s)。

(4)               2NO2(g)N2O4(g)

起始濃度(mol/L)   0.200         0

轉化濃度(mol/L)   2x           x

平衡濃度(mol/L)  0.200-2x     x

則該反應的平衡常數(shù)=

由于逆反應的平衡常數(shù)是正反應平衡常數(shù)的倒數(shù),所以,解得x=0.04,所以NO2的轉化率=×100%=40%;

A、減小NO2的濃度,相當于降低壓強,平衡向逆反應方向移動,NO2轉化率降低,A不正確;B、反應放熱,降低溫度平衡向正反應方向移動,NO2轉化率增大,B正確;C、增加NO2的濃度,相當于增大壓強,平衡向正反應方向移動,NO2轉化率增大,C正確;D、升高溫度,平衡向平衡向逆反應方向移動,NO2轉化率降低,D不正確;E、再充入一定量的He,平衡不移動,E不正確,答案選BC。

(5)升高溫度平衡向逆反應進行,平衡時二氧化氮的含量增大,溫度越高反應速率越快,到達平衡的時間越短,據(jù)此作出二氧化氮含量與時間關系圖為,由圖可知,t1時刻a1=a2,t1時刻之前a1>a2,t1時刻之后a1<a2,故答案為D。

考點:考查熱化學方程式的書寫;反應速率和平衡常數(shù)的有關計算;外界條件對平衡狀態(tài)的影響等

 

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相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

(2010?聊城二模)I.科學家一直致力于“人工固氮”的新方法研究.
(l)目前合成氨技術原理為:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol
如圖表示工業(yè)合成氨反應在某一段時間中反應速率與反應過程的關系曲線圖:
①氫化物的體積分數(shù)最高的一段時間為
t0~t1
t0~t1
;t1時刻改變的反應條件是
升溫
升溫

②NH3極易溶于水,其水溶液俗稱氨水.用水稀釋0.1mol/L的氨水,溶液中隨著水量的增加而減小的是
bd
bd
        (填序號).
a.
c(NH4+)?c(OH-)
c(NH3?H2O)
b.
c(NH3?H2O)
c(OH-)
c.c(H+).c(OH-)d.
c(OH-)
c(H+)
  
(2)1998年希臘亞里士多德大學的兩位科學家采用高質(zhì)子導電性的SCY冉瓷(能傳遞H+),實現(xiàn)了高溫常壓下利用
N2和H2電解合成氨.其陰極的電極反應式
N2+6H++6e-=2NH3
N2+6H++6e-=2NH3

(3)根據(jù)最新“人工固氮”的研究報道,在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生下列反應:2N2(g)+6H2O(1)?4NH3(g)+3O2(g)△H=akJ/mol  進一步研究NH3生成量與溫度的關系,常壓下達到平衡時測得部分實驗數(shù)據(jù)如下表
T/K 303 313 323
NH3生成量/(10-6mol) 4.8 5.9 6.0
①此合成反應的a
  0,△S
   0,(填“>”“<”或“=”).
②已知:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol;2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-571.6kJ/mol 則2N2(g)+6H2O(g)=4NH3(g)+3O2(g)△H=
+l530kJ/mol
+l530kJ/mol

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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

科學家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法.曾有實驗報道:在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生反應,生成的主要產(chǎn)物為NH3.進一步研究NH3生成量與溫度的關系,部分實驗數(shù)據(jù)見下表(光照、N2壓力1.0×105 Pa、反應時間3h):
T/K 303 313 323 353
NH3生成量/(10-6 mol) 4.8 5.9 6.0 2.0
相應的化學方程式:N2(g)+3H2O(l)?2NH3(g)+
3
2
O2(g)△H=+765.2kJ?mol-1
回答下列問題:
(1)該反應在較低溫度下能否自發(fā)進行?
 
;
(2)從323K到353K,氨氣的生成量減少的原因
 
;
(3)請畫出上述反應在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應過程中體系能量變化示意圖1,并進行必要標注;
精英家教網(wǎng)
(4)工業(yè)合成氨的反應為N2(g)+3H2(g)?2NH3(g).設在容積為2.0L的密閉容器中充入0.60mol N2(g)和1.60mol H2(g),反應在一定條件下達到平衡時,NH3的物質(zhì)的量分數(shù)(NH3的物質(zhì)的量與反應體系中總的物質(zhì)的量之比)為
4
7
.該條件下反應2NH3(g)?N2(g)+3H2(g)的平衡常數(shù)為
 
;
(5)利用N2和H2可以實驗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:
已知:N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ?mol-1
N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ?mol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6kJ?mol-1
則氨氣經(jīng)催化氧化生成一氧化氮氣體和水蒸氣的熱化學方程式為
 
;
(6)對反應N2O4(g)?2NO2(g),在溫度分別為T1、T2時,平衡體系中NO2的體積分數(shù)隨壓強變化曲線如圖2所示.下列說法正確的是
 

A.A、C兩點的反應速率:A>C
B.B、C兩點的氣體的平均相對分子質(zhì)量:B<C
C.A、C兩點氣體的顏色:A深,C淺
D.由狀態(tài)B到狀態(tài)A,可以用加熱的方法
(7)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3所示,其中Y為CO2.寫出石墨I電極上發(fā)生反應的電極反應式
 
;在電解池中生成1molN2O5轉移電子的物質(zhì)的量為
 

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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

(14分)I.科學家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。

    (1)根據(jù)最新“人工固氮”的研究報道,在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生下列反應:2N2 (g)+6H2O (l)4NH3 (g)+3O2 (g)     ΔHa kJ·mol1

進一步研究NH3生成量與溫度的關系,常壓下達到平衡時測得部分實驗數(shù)據(jù)如下表:

溫度 T/K

303

313

323

NH3生成量/(106 mol)

4.8

5.9

6.0

    ① 此合成反應的a      0 (填“>”“<”或“=”)

② 已知:

 N2 (g) + 3H2(g)2NH3 (g)     ΔH=-92.4 kJ·mol1,

2H2 (g)+ O2 (g)===2H2O (l)       ΔH=-571.6 kJ·mol1,

則2N2 (g) + 6H2O (l)4NH3 (g) + 3O2 (g)  ΔH            ;

(2)用水稀釋0.1 mol·L1氨水,溶液中隨著水量的增加而減小的是           (填字母標號)

   

II.工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生含SO2的廢氣,經(jīng)石灰吸收和氧化后制成硫酸鈣,硫酸鈣是一種用途非常廣泛的產(chǎn)品,可用于生產(chǎn)硫酸、水泥等。

(1)硫酸生產(chǎn)中,SO2催化氧化成SO3的熱化學方程式為:

 2SO2 (g) + O2(g)2SO3 (g)     ΔH=-196.0 kJ·mol1

① 容器體積不變時,為了提高SO2的轉化率,可采用的措施是            (填字母標號)

A.加入V2O5作催化劑    B.使用過量SO2    C.高溫    D.通入過量空氣

② 某溫度時,在一個容積為10L的密閉容器中充入4.0 molSO2和2.0 molO2,半分鐘后達到平衡,并放出352.8kJ的熱量。此時SO2的轉化率是      ,該溫度下的平衡常數(shù)K        ;

(2)已知25℃時,Ksp(CaSO4)=7.10×105。向0.100 L 含CaSO4固體的溶液中加入2.22 gCaCl2 粉末充分攪拌,假設溶液的體積變化忽略不計,則溶液中CaSO4固體的質(zhì)量將        (填“增大”、“減小”或“不變”,下同),Ksp(CaSO4)將        。

 

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科目:高中化學 來源:2010-2011學年山東省日照市高三第一次模擬考試(理綜)化學部分 題型:填空題

(14分)I.科學家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。

    (1)根據(jù)最新“人工固氮”的研究報道,在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生下列反應:2N2 (g)+6H2O (l)4NH3 (g)+3O2 (g)     ΔHa kJ·mol1

進一步研究NH3生成量與溫度的關系,常壓下達到平衡時測得部分實驗數(shù)據(jù)如下表:

溫度 T/K

303

313

323

NH3生成量/(106 mol)

4.8

5.9

6.0

    ① 此合成反應的a       0 (填“>”“<”或“=”)

② 已知:

 N2 (g) + 3H2(g)2NH3 (g)     ΔH=-92.4 kJ·mol1,

2H2 (g) + O2 (g)===2H2O (l)       ΔH=-571.6 kJ·mol1,

則2N2 (g) + 6H2O (l)4NH3 (g) + 3O2 (g)  ΔH            

(2)用水稀釋0.1 mol·L1氨水,溶液中隨著水量的增加而減小的是            (填字母標號)

   

II.工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生含SO2的廢氣,經(jīng)石灰吸收和氧化后制成硫酸鈣,硫酸鈣是一種用途非常廣泛的產(chǎn)品,可用于生產(chǎn)硫酸、水泥等。

(1)硫酸生產(chǎn)中,SO2催化氧化成SO3的熱化學方程式為:

 2SO2 (g) + O2(g)2SO3 (g)     ΔH=-196.0 kJ·mol1

① 容器體積不變時,為了提高SO2的轉化率,可采用的措施是             (填字母標號)

A.加入V2O5作催化劑    B.使用過量SO2    C.高溫    D.通入過量空氣

② 某溫度時,在一個容積為10L的密閉容器中充入4.0 molSO2和2.0 molO2,半分鐘后達到平衡,并放出352.8kJ的熱量。此時SO2的轉化率是       ,該溫度下的平衡常數(shù)K        

(2)已知25℃時,Ksp(CaSO4)=7.10×105。向0.100 L 含CaSO4固體的溶液中加入2.22 gCaCl2 粉末充分攪拌,假設溶液的體積變化忽略不計,則溶液中CaSO4固體的質(zhì)量將         (填“增大”、“減小”或“不變”,下同),Ksp(CaSO4)將         。

 

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