题目内容
【题目】氮及其化合物是科学家们一直在探究的问题,它们在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。回答下列问题:
(一)已知① H2O(g)=H2O(1) △H=-44kJmol-1
②N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180.5kJmol-1
③4NO(g)+6H2O(g)4NH3(g)+5O2(g) △H=+l025kJmol-1
写出NH3(g)和O2(g)在一定条件下转化为N2(g)与液态水的热化学方程式_________
(二)工业合成氨的原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H =-92.4kJmol-1。合成时反应温度控制在500℃,压强是2×l07~5×l07Pa,铁触媒做催化剂。
(1)下列反应条件的控制不能用勒夏特列原理解释的是_________。
A.及时分离出NH3
B.使用铁触媒做催化剂
C.反应温度控制在500℃左右
D.反应时压强控制在2×l07~5×l07Pa
(2)一定温度下,将1molN2和3molH2置于一恒定容积的密闭容器中反应,一段时间后反应达到平衡状态。下列说法中正确的是________。
A.单位时间内,有3mol H-H生成的同时又6md N-H断裂,说明反应达到平衡状态
B.N2和H2的物质的量之比保持不变时,说明反应达到平衡状态
C.达到平衡状态时,混合气体的平均相对分子质量变大
D.达到平衡状态后,再充入2molNH3,重新达到平衡后,N2的体积分数变小
(三)如图表示H2的转化率与起始投料比(n(N2)∶n(H2))、压强的变化关系,则与曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的压强P1、P2、P3 从高到低的顺序是_________________;测得B(X,60)点时N2的转化率为50%,则X=________。
(四)一定温度下,将lmolN2和3molH2置于一密闭容器中反应,测得平衡时容器的总压为P,NH3的物质的量分数为20%,列式计算出此时的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度进行计算,分压=总压×体积分数,可不化简)。
(五)以NO原料,通过电解的方法可以制备NH4NO3,其总反应是8NO+7H2O=3NH4NO3+2HNO3,写出以惰性材料作电极的阳极反应式:_______________。
【答案】 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(1) △H=-1650kJ/mol BC CD P1>P2>P3 2∶5 NO+2H2O-3e-=4H++NO3-
【解析】(一)已知① H2O(g)=H2O(1) △H=-44kJmol-1,②N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180.5kJmol-1,③4NO(g)+6H2O(g)
4NH3(g)+5O2(g) △H=+l025kJmol-1,根据盖斯定律,将①×6-②×2-③得:4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(1) △H=(-44kJmol-1)×6-(+180.5kJmol-1)×2-(+l025kJmol-1)=-1650kJ/mol,故答案为:4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(1) △H=-1650kJ/mol;
(二)(1)A.及时分离出NH3,减小了氨气的浓度,平衡正向移动,能用勒夏特列原理解释,不选;B.使用铁触媒做催化剂,平衡不移动,不能用勒夏特列原理解释,选;C.正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,不利于氨的合成,反应温度控制在500℃左右是提高反应速率和催化剂的活性,不能用勒夏特列原理解释,选;D.该反应属于气体体积减小的反应,增大压强有利于平衡正向移动,能用勒夏特列原理解释,不选;故选BC;
(2)A.单位时间内,有3mol H-H生成的同时必定6md N-H断裂,不能说明反应达到平衡状态,错误;B.根据方程式,起始是N2和H2的物质的量之比等于化学计量数之比,反应过程中N2和H2的物质的量之比始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态C.反应后,气体的物质的量减小,质量不变,因此达到平衡状态时,混合气体的平均相对分子质量变大,正确;D.达到平衡状态后,再充入2molNH3,相当于增大压强,平衡正向移动,重新达到平衡后,N2的体积分数变小 ,正确;故选CD;
(三)分析图象变化可知:在投料比一定时,曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的氢气的转化率依次降低,因此压强依次减小,故P1>P2>P3;设起始量氢气为x,氮气物质的量为y;根据题意和图像,N2的转化率为50%,H2的转化率为60%,
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
yx
0.5y 0.6x
则0.5y:0.6x=1:3,解得=
,即X=
,故答案为:P1>P2>P3;
;
(四) N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始(mol) 1 3 0
反应 x 3x 2x
平衡 1-x 3-3x 2x
则×100%=20%,解得x=
mol,NH3的物质的量分数为
÷
=20%,N2的物质的量分数为20%,H2的物质的量分数为60%, 平衡常数Kp=
,故答案为:
;
(五)根据总反应:8NO+7H2O=3NH4NO3+2HNO3,阳极发生氧化反应,一氧化氮失去电子生成硝酸根离子,电极反应式为NO+2H2O-3e-=4H++NO3-,故答案为:NO+2H2O-3e-=4H++NO3-。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
【题目】在密闭容器中通入A、B两种气体,在一定条件下反应:2A(g)+B(g) 2C(g);△H<0。达到平衡后,改变一个条件(X),下列量(Y)的变化一定符合图中曲线的是
X | Y | |
A | 再加入A | B的百分含量 |
B | 再加入C | A的体积分数 |
C | 增大压强 | A的转化率 |
D | 升高高温度 | 混合气体平均摩尔质量 |
A. A B. B C. C D. D