13.氨的合成原理為:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H=-92.4KJ•mol-1.現(xiàn)在500℃、20MPa時(shí),將N2、H2置于一個(gè)容積為2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)過(guò)程中各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如圖.
回答下列問(wèn)題:
(1)10min內(nèi)以NH3表示的平均反應(yīng)速率0.005mol/(L.min);
(2)在10~20min內(nèi):NH3濃度變化的原因可能是A;
A.加了催化劑   B.縮小容器體積C.降低溫度     D.增加NH3物質(zhì)的量
(3)第1次平衡的時(shí)間范圍為:20-25min,第1次平衡:平衡常數(shù)K1=$\frac{(\frac{0.3mol}{2L})^{2}}{\frac{0.25mol}{2L}×(\frac{0.15mol}{2L})^{3}}$(帶數(shù)據(jù)的表達(dá)式),
(4)在反應(yīng)進(jìn)行至25min時(shí):
①曲線(xiàn)發(fā)生變化的原因:分離出0.1molNH3
②達(dá)第二次平衡時(shí),新平衡的平衡常數(shù)K2等于K1(填“大于”、“等于”、“小于”);
(5)根據(jù)最新“人工固氮”的研究報(bào)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(yīng):N2(g)+3H2O(1)?2NH3(g)+$\frac{3}{2}$O2(g);△H=a kJ•mol-1
進(jìn)一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系,常壓下達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表:
T/K303313323
NH3生成量/(10-6mol)4.85.96.0
此合成反應(yīng)的a>0;△S>0,(填“>”、“<”或“=”).

分析 (1)根據(jù)反應(yīng)速率)=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計(jì)算;
(2)根據(jù)圖象知,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),10min時(shí)是連續(xù)的,三種氣體物質(zhì)的速率增加倍數(shù)相同,說(shuō)明為使用催化劑;
(3)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),物質(zhì)的量不變,以此判斷達(dá)到平衡的時(shí)間段,化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比;
(4)25分鐘,NH3的物質(zhì)的量突然減少,而H2、N2的物質(zhì)的量不變,說(shuō)明應(yīng)是分離出NH3;平衡常數(shù)只受溫度的影響,據(jù)此判斷;
(5)由表中數(shù)據(jù)可知,升高溫度,NH3生成量增大,說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),結(jié)合反應(yīng)方程式中各物質(zhì)的聚集狀態(tài)解答.

解答 解:(1)根據(jù)反應(yīng)速率v(NH3)=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{(0.1-0)mol}{2L}}{10min}$=0.005mol/(L.min),
故答案為:0.005mol/(L.min);
(2)由圖象可知各組分物質(zhì)的量變化增加,且10min時(shí)變化是連續(xù)的,20min達(dá)平衡時(shí),△n(N2)=0.025mol×4=0.1mol,
△n(H2)=0.025mol×12=0.3mol,△n(NH3)=0.025mol×8=0.2mol,物質(zhì)的量變化之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,三種氣體物質(zhì)的速率增加倍數(shù)相同,說(shuō)明10min可能改變的條件是使用催化劑,縮小體積相當(dāng)于增大壓強(qiáng),應(yīng)該反應(yīng)物的速率增加倍數(shù)大,降低溫度,應(yīng)該反應(yīng)速率減小,增加NH3物質(zhì)的量,逆反應(yīng)速率增加的倍數(shù)大,故只有使用催化劑符合,故選A,
故答案為:A;
(3)由圖象可以看出,當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到時(shí)20-25min,各物質(zhì)的量不變,說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比,由圖象可知,20min達(dá)平衡時(shí),n(N2)=0.025mol×10=0.25mol,n(H2)=0.025mol×6=0.15mol,n(NH3)=0.025mol×12=0.3mol,所以所以其平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2}){c}^{3}({H}_{2})}$=$\frac{(\frac{0.3mol}{2L})^{2}}{\frac{0.25mol}{2L}×(\frac{0.15mol}{2L})^{3}}$,
故答案為:20-25min,$\frac{(\frac{0.3mol}{2L})^{2}}{\frac{0.25mol}{2L}×(\frac{0.15mol}{2L})^{3}}$;
(4)①第25分鐘,NH3的物質(zhì)的量突然減少,而H2、N2的物質(zhì)的量不變,說(shuō)明應(yīng)是分離出NH3;由圖象可以看出,當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到時(shí)35-40min,各物質(zhì)的量不變,說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到第二次平衡狀態(tài),平衡常數(shù)只受溫度影響,溫度不變,平衡常數(shù)不變,所以抽去0.1mol氨,
故答案為:分離出0.1molNH3
②平衡常數(shù)隨溫度變化,溫度不變此時(shí)平衡常數(shù)K將不變;
故答案為:等于;
(5)由表中數(shù)據(jù)可知,升高溫度,NH3生成量增大,說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),則正反應(yīng)應(yīng)為吸熱反應(yīng),a>0,由方程式可知反應(yīng)生成氣體的物質(zhì)的量增多,則△S>0,
故答案為:>;>.

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、反應(yīng)熱的計(jì)算、化學(xué)平衡的計(jì)算、平衡移動(dòng)以及平衡狀態(tài)的判斷,注意對(duì)圖象的分析,是高考中的常見(jiàn)題型,試題基礎(chǔ)性強(qiáng),題目難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

3.乙苯催化脫氫生產(chǎn)苯乙烯的反應(yīng):
(1)已知:

化學(xué)鍵
C-HC-CC=CH-H
鍵能/kJ•molˉ1412348612436
計(jì)算上述反應(yīng)的△H=+124 kJ•mol-1
(2)一定溫度下,將a mol乙苯加入體積為V L的密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間與容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)的數(shù)據(jù)如下表.
時(shí)間/min010203040
總壓強(qiáng)/100kPa1.01.21.31.41.4
①平衡時(shí),容器中氣體物質(zhì)的量總和為1.4amol,乙苯的轉(zhuǎn)化率為40%.
②計(jì)算此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K$\frac{4a}{15V}$.
(3)實(shí)際生產(chǎn)時(shí)反應(yīng)在常壓下進(jìn)行,且向乙苯蒸氣中摻入水蒸氣,利用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算得到溫度和投料比M對(duì)乙苯平衡轉(zhuǎn)化率的影響可用右圖表示.[M=n(H2O)/n(乙苯)]
①比較圖中A、B兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)大小:KA<KB
②圖中投料比(M1、M2、M3)的大小順序?yàn)镸1>M2>M3
③某研究機(jī)構(gòu)用CO2代替水蒸氣開(kāi)發(fā)了綠色化學(xué)合成工藝--乙苯-二氧化碳耦合催化脫氫制苯乙烯.保持常壓和原料氣比例不變,與摻水蒸汽工藝相比,在相同的生產(chǎn)效率下,可降低操作溫度;該工藝中還能夠發(fā)生反應(yīng):CO2+H2=CO+H2O,CO2+C=2CO.新工藝的特點(diǎn)有①②③④(填編號(hào)).
①CO2與H2反應(yīng),使乙苯脫氫反應(yīng)的化學(xué)平衡右移
②不用高溫水蒸氣,可降低能量消耗
③有利于減少積炭
④有利于CO2資源利用.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

4.某化學(xué)反應(yīng)的△H=-122kJ/mol,△S=+231J/(mol•K),下列說(shuō)法正確的是( 。
A.此反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行
B.此反應(yīng)僅在低溫下自發(fā)進(jìn)行
C.此反應(yīng)僅在高溫下自發(fā)進(jìn)行
D.此反應(yīng)在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

1.下列事實(shí)與膠體的性質(zhì)有關(guān)的是( 。
①用鹽鹵點(diǎn)豆腐                  ②微波手術(shù)能大大減少病人出血量
③用明礬凈水                 、芙尤牒?谛纬扇侵蓿
A.只有①②B.只有①②④有盡有C.只有①②③D.全部

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

8.下列離子方程式,書(shū)寫(xiě)正確的是( 。
A.碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)  CO32-+2H+=H2O+CO2
B.向氫氧化鋇溶液中加硫酸溶液  Ba2++SO42-=BaSO4
C.碳酸氫鈣溶液與鹽酸溶液反應(yīng)  HCO3-+H+=H2O+CO2
D.向稀鹽酸溶液中加鐵粉  3Fe+6H+=2Fe3++3H2

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

18.掌握儀器名稱(chēng)、組裝及使用方法是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),下圖為兩套實(shí)驗(yàn)裝置.
(1)寫(xiě)出下列儀器的名稱(chēng):a.蒸餾燒瓶  b.冷凝器(直形冷凝管) c.  容量瓶.
(2)若利用裝置I分離四氯化碳和酒精的混合物,還缺少的儀器是酒精燈,將儀器補(bǔ)充完整后進(jìn)行實(shí)驗(yàn),溫度計(jì)水銀球的位置在蒸餾燒瓶支管口處.冷凝水由g(填f或g)口通入.
(3)現(xiàn)需配制0.1mol/L CuSO4溶液450mL,裝置II是某同學(xué)轉(zhuǎn)移溶液的示意圖.
①圖中的錯(cuò)誤是沒(méi)有用玻璃棒引流.除圖中給出的儀器和分析天平外,為完成實(shí)驗(yàn)還需的儀器有:玻璃棒和膠頭滴管.
②根據(jù)計(jì)算得知,需稱(chēng)取的膽礬的質(zhì)量為12.5g.
③在100mL某濃度的CuSO4溶液中加入一質(zhì)量為45.0g的鐵棒,反應(yīng)一段時(shí)間后,取出洗凈,干燥后稱(chēng)量,稱(chēng)得質(zhì)量變?yōu)?6.6g.若反應(yīng)后溶液的體積不變,所得溶液中FeSO4的物質(zhì)的量濃度為2mol/L.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

5.實(shí)施以減少能源浪費(fèi)和降低廢氣排放為基本內(nèi)容的節(jié)能減排政策,是應(yīng)對(duì)全球氣候問(wèn)題、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇.化工行業(yè)的發(fā)展必須符合國(guó)家節(jié)能減排的總體要求.試運(yùn)用所學(xué)知識(shí),解決下列問(wèn)題:
(1)已知某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{C({H}_{2})C(CO)}{C({H}_{2}O)}$,它所對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為C(s)+H2O(g)?H2(g)+CO(g).
(2)已知在400℃時(shí),N2 (g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0 的K=0.5,則400℃時(shí),在0.5L的反應(yīng)容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng),一段時(shí)間后,測(cè)得N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol,則此時(shí)反應(yīng)V(N2=V(N2(填:>、<、=、不能確定).
欲使得該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率加快,同時(shí)使平衡時(shí)NH3的體積百分?jǐn)?shù)增加,可采取的正確措施是A(填序號(hào))
A、縮小體積增大壓強(qiáng) B、升高溫度 C、加催化劑 D、使氨氣液化移走.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

2.海洋植物如海帶、海藻中含有豐富的碘元素,碘元素以碘離子的形式存在.實(shí)驗(yàn)室里從海藻中提取碘的流程如圖1(已知2KI+Cl2═2KCl+I2,碘與溴一樣易溶于有機(jī)溶劑):

(1)指出提取碘的過(guò)程中有關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作名稱(chēng):①過(guò)濾,③萃取.
(2)提取碘的過(guò)程中,可供選擇的有機(jī)試劑是AB.
A.苯 B.四氯化碳 C.酒精
(3)為使上述流程中含碘離子溶液轉(zhuǎn)化為碘的有機(jī)溶液,實(shí)驗(yàn)室里有燒杯、玻璃棒以及必要的夾持儀器,尚缺少的玻璃儀器是分液漏斗.
(4)從含碘的有機(jī)溶液中提取碘和回收有機(jī)溶劑,還需經(jīng)過(guò)蒸餾,指出如圖2所示實(shí)驗(yàn)裝置中的錯(cuò)誤之處:
①加熱時(shí)沒(méi)有墊石棉網(wǎng).
②溫度計(jì)位置錯(cuò)誤.
③冷凝水進(jìn)出口方向錯(cuò)誤.
(5)進(jìn)行上述蒸餾操作時(shí)使用水浴的原因是受熱均勻,溫度較低容易控制.
(6)四氯化碳是無(wú)色液體.如果本實(shí)驗(yàn)用苯做萃取劑,則上層液體的顏色為紫紅色或紫色色,下層液體中溶質(zhì)的主要成分為KCl(寫(xiě)化學(xué)式).

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

3.現(xiàn)有一定溫度下的密閉容器中存在如下反應(yīng):CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)知CO和H2O的起始濃度均為2mol/L經(jīng)測(cè)定該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)K=1,試判斷:
(1)當(dāng)CO轉(zhuǎn)化率為25%時(shí),該反應(yīng)否(填是或否)達(dá)到平衡狀態(tài),若未達(dá)到,向正方向移動(dòng).
(2)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率為50%.

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