将一定量的N2和H2的混合气体通入合成塔.反应达到平衡后.NH3的体积分数为16%.则平衡混合气体中N2的体积分数为 .H2的转化率为 . 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

将一定量的N₂和H₂（体积比1∶3）的混合气体通入合成塔，反应达到平衡后，NH₃的体积分数为16%，则平衡混合气体中N₂的体积分数为_____________，H₂的转化率为______________。

思路解析：根据N₂和H₂（体积比1∶3）可以把的起始N₂浓度设为未知数，列方程式找起始、转化、平衡时体积之间的关系，据已知条件列方程即可求解。

解：设起始N₂、H₂体积分别为x和3x，生成NH₃的体积为y

N₂ + 3H₂ 2NH₃

起始 x 3x 0

转化 0.5y 1.5y y

平衡 x-0.5y 3x-1.5y y

=0.16 x=y

N₂的体积分数=×100%=×100%=21%

H₂的转化率=×100%=×100%=27.6%

答案：21% 27.6%

练习册系列答案

T/K	T₁	573	T₂
K	1.00×10⁷	2.45×10⁵	1.88×10³

（2）将一定量的N₂和H₂的混合气放入某密闭容器中发生上述反应．
①下列措施中可提高氢气的转化率的有

（填字母）．
A．升高温度 B．使用催化剂
C．增大压强 D．循环利用和不断补充氮气
②在一定温度和压强下，将H₂和N₂按体积比3：1在密闭容器中混合，当该反应达到平衡时，测得平衡混合气中NH₃的体积分数为

，此时N₂的转化率为

25%

．
（3）某厂每天产生600m³含氨废水（NH₃ 的浓度为153mg?L^-1，废氨水密度为1g?cm^-3）．该厂处理废水的方法：将废水加热得到NH₃，使废水中NH₃的浓度降为17mg?L^-1．再对加热蒸发得到的NH₃用一定量空气氧化．发生的主反应如下：
4NH₃+5O₂

一定条件

4NO+6H₂O 4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃
副反应为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O
①该厂每天通过加热蒸发可得到NH₃的物质的量是多少？
②若氧化过程中90% NH₃转化为硝酸，10% NH₃发生了副反应，则该厂每天消耗标准状况下的空气多少立方米？（假设废水加热前后的体积和密度近似认为不变，空气中氧气的体积分数20%．）

已知以下信息：
①1mol N₂的共价键断裂吸收946kJ的能量；1mol H₂的共价键断裂吸收436kJ的能量；形成1mol NH₃中的化学键释放1173kJ的能量．
②将一定量的N₂和H₂投入一密闭容器中，在一定条件下进行反应，测得有关数据如下：

	N₂（mol?L^-1）	H₂（mol?L^-1）	NH₃（mol?L^-1）
起始时	3	3	0
2s末	2.6	1.8	0.8

根据以上相关数据回答问题：
（1）用H₂表示该反应2s内的平均反应速率为

0.6 mol?L^-1?s^-1

（2）

不能

（填“能”或“不能”）确认该反应2s末已达化学平衡状态．
（3）写出该反应的化学方程式

N₂+3H₂

2NH₃

N₂+3H₂

2NH₃

（4）氮气和氢气生成氨气的过程

释放

（填“释放”或“吸收”）能量．

运用化学反应原理研究氮、硫、氯、碘等单质及其化合物的反应有重要意义．
Ⅰ．硫酸生产中，SO₂催化氧化生成SO₃：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），混合体系中SO₃的百分含量和温度的关系如图1所示（曲线上任何一点都表示平衡状态）．

根据图示回答下列问题：
①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的△H

＜

0．若温度为T₁、T₂，反应的平衡常数分别为K₁、K₂，则K₁

＞

K₂；若反应进行到状态D时，v_正

＞

v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若在恒温、恒容条件下向上述平衡体系中通He，V_正

不变

（填“增大”、“减小”或“不变”）；平衡

不

移动（填“向左”、“向右”或“不”）．
③若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，V_正

移动．
Ⅱ．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．
①如图2是一定的温度和压强下是N₂和H₂反应生成1molNH₃过程中能量变化示意图，请写出工业合成氨的热化学反应方程式：

N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-2（b-a）kJ?mol^-1

（△H的数值用含字母a、b的代数式表示）．
②工业合成氨的反应为N₂（g）+3H₂（g）

催化剂

高温

2NH₃（g）．在一定温度下，将一定量的N₂和H₂通入到体积为1L的密闭容器中达到平衡后．改变下列条件，能使平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是

．
A、增大压强 B、增大反应物的浓度 C、使用催化剂 D、降低温度
③工业合成氨的反应为N₂（g）+3H₂（g）

催化剂

高温

2NH₃（g）．设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol N₂（g）和1.60mol H₂（g）．反应在一定条件下达到平衡时，NH₃的体积分数为

．
④已知化学反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；其化学平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/℃	200	300	400
K	K₁	K₂	0.5

400℃时，在2L的密闭容器中2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）的化学平衡常数K的值为

．当测得NH₃和N₂、H₂的物质的量分别为12mol和8mol、4mol时，则该反应的v_正（N₂）

大于

v_逆（N₂）（填“大于”、“小于”或“等于”）

Ⅰ、铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及其合金在生产生活中的应用十分广泛．
（1）金属铝的生产是以Al₂O₃为原料，与冰晶石（Na₃AlF₆）在熔融状态下进行电解，则化学方程式为：

．其电极均由石墨材料做成，则电解时不断消耗的电极是

（填“阴极”或“阳极”）．
（2）对铝制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命．以处理过的铝材为阳极，在H₂SO₄溶液中电解，铝材
表面形成氧化膜，阳极反应式为

．
（3）铝电池性能优越，Al-Ag₂O电池可用作水下动力电源，化学反应为2Al+3Ag₂O+2NaOH+3H₂O═2Na[Al（OH）₄]+6Ag，则负极的电极反应式为

，正极附近溶液的pH

（填“变大”、“不
变”或“变小”）．
Ⅱ、氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．

（1）图是在一定温度和压强下N₂和H₂反应生成1molNH₃过程中能量变化示意图，请写出合成氨的热化学反应方程式：

（△H的数值用含字母a、b的代数式表示）．
（2）工业合成氨的反应为
N₂（g）+3H₂（g）

催化剂

高温高压

2NH₃（g）．
在一定温度下，将一定量的N₂和H₂通入到体积为1L的密闭容器中，反应达到平衡后，改变下列条件，能使平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是

．
A．增大压强 B．增大反应物的浓度 C．使用催化剂 D．降低温度
Ⅲ、铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用．请回答下列问题：
（1）黄铁矿（FeS₂）是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料．其中一个反应为：
3FeS₂+8O₂

高温

6SO₂+Fe₃O₄，有3mol FeS₂参加反应，转移

mol电子；
（2）氯化铁溶液称为化学试剂中的“多面手”，写出SO₂通入氯化铁溶液中反应的离子方程式：

．

（11分）对于可逆反应：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)能量变化如右图，回答下列问题：

(1)在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E₂和△H的变化是：E₂　　　　，△H　　　　　（填“增大”、“减小”、“不变”）

（2）在500℃、2×10⁷Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5mol N₂和1.5mol H₂，充分反应后，放出的热量　　　　　（填“<”、“>”或“=”）46.2kJ。

（3）关于该反应的下列说法中，正确的是　　　　　　　。

A．△H>0，△S>0　　 B．△H>0，△S< 0　　 C．△H<0，△S>0　　 D．△H<0，△S<0

（4）将一定量的N₂和H₂放入 1L密闭容器中，在500℃、2×10⁷Pa下达到平衡，欲提高合

成氨中H₂的转化率，下列措施可行的是　　　　　　　　（填字母）。

A．向容器中按原比例再充入原料气 B．向容器中再充入惰性气体

C．改变反应的催化剂 D．分离出氨

（5）在一定温度、压强和有催化剂存在的条件下将1 mol N₂和2.5 mol H₂放入500ml密闭容器中，经过20min达到平衡，平衡后NH₃的浓度为2mol/L，则用N₂表示20min内的平均反应速率为：_____________，该温度下此反应的平衡常数K=___________，H₂的转化率为____________。如果保持温度不变，再向容器中同时充入1.5mol N₂和1mol NH₃，H₂的转化率将______________(填“升高”、“不变”或“降低”)。

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