题目内容
(1)在其他条件不变的情况下,研究改变起始氢气物质的量[用n(H2)表示]对N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反应的影响,实验结果可表示成如图所示的规律(图中T表示温度,n表示物质的量):
①比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是__________。
②若容器容积为1L,n=3mol,反应达到平衡时N2、H2的转化率均为60%,则在起始时体系中加入N2的物质的量为__________mol,此条件下(T2),反应的平衡常数K=_________,当温度升高时该平衡常数将__________。
③图像中T2和T1的关系是__________。(填“高于”、“低于”、“等于”、“无法确定”)。[ .Com]
(2)氨气和氧气从145℃就开始反应,在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图):
4NH3+5O24NO+6H2O ,4NH3+3O22N2+6H2O
温度较低时以生成__________为主,温度高于900℃时,NO产率下降的原因是___________________
(14分)(1)①c ②1;K=25/12或2.08,减小③低于 (各2分)
(2)N2,氨气氧化生成NO的反应是放热反应,升高温度转化率下降 (各2分)
解析试题分析:(1)①三点时温度相同,氢气量越大,氮气的转化率越大,则c点的转化率最高,故答案为:c;
②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始 x 3 0
转化0.6 1.8 1.2
平衡x-0.6 1.2 1.2
N2的转化率为60%,则
0.6mol/x×100%=60%,解得x=1mol,
反应的平衡常数K=(1.2mol·L-1)2/0.4mol·L-1×(1.2mol·L-1)3=2.08(mol·L-1)―2,
由图可知,温度低氨气的含量大,则正反应为放热反应,则升高温度其平衡常数减小,
故答案为:1;2.08(mol·L-1)―2;减小;
③由图可知,其它条件相同时,T1先达到平衡且平衡时氨气的浓度小,则T2低于T1,故答案为:低于;
(2)根据图象可知温度低时生成氮气,温度高时生成NO,但该反应为放热反应,则温度高于900℃时,NO产率下降,故答案为:N2;氨气氧化生成NO的反应是放热反应,升高温度转化率下降.
考点:化学平衡的计算
研究NO2、、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
利用反应6NO2(g)+8NH3(g)7N2(g)+12 H2O(g)可处理NO2。700℃时,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的NO2和NH3, 反应过程中测定的部分数据见下表
反应时间/min | n(NO2)/mol | n(NH3)/ mol |
0 | 1.20 | 1.60 |
2 | 0.90 | |
4 | | 0.40 |
4min该反应达到平衡状态,则该反应的平衡常数K的表达式为 ,NO2的转化率为
(2) 700℃ ,将NO2与NH3以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是 。
a.体系压强保持不变 b.混合气体颜色保持不变
c.体系密度保持不变 d.每消耗1 mol NO2的同时生成2 mol H2O
(3)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。200℃时,向在一个带活塞的密闭真空容器中中充入一定量的CO和H2发生上述反应,压缩容器的容积为原来的一半,平衡将 移动(填向左,向右,不);CO的浓度将 (增大,减小,不变)
化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。
I.氢氧燃料电池能量转化率高,具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图实验(图中所用电极均为惰性电极):
(1)对于氢氧燃料电池中,下列表达不正确的是________
A.a电极是负极,OH-移向正极 |
B.b电极的电极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH- |
C.电池总反应式为:2H2+O22H2O |
D.电解质溶液的pH保持不变 |
(2)上图装置中盛有100mL、0.1mol·L—1AgNO3溶液,当氢氧燃料电池中消耗氢气112mL(标准状况下)时,则此时上图装置中溶液的pH=________(溶液体积变化忽略不计)
II.氢气是合成氨的重要原料。工业上合成氨的反应是:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.20 kJ·mol-1。
(1)下列事实中,不能说明上述可逆反应已达到平衡的是________
①单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2
②单位时间内生成n mol N—H的同时生成n mol N≡N
③用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1︰3︰2
④N2、H2、NH3的体积分数不再改变
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
(2)已知合成氨反应在某温度下2L的密闭容器中进行,测得如下数据:
时间(h) 物质的量(mol) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
N2 | 1.50 | n1 | 1.20 | n3 | 1.00 |
H2 | 4.50 | 4.20 | 3.60 | n4 | 3.00 |
NH3 | 0 | 0.20 | n2 | 1.00 | 1.00 |
根据表中数据计算:
反应进行到2小时时放出的热量为________
0~1小时内N2的平均反应速率________mol·L-1·h-1;
③此条件下该反应的化学平衡常数K=________(保留两位小数)
④反应达到平衡后,若往平衡体系中再加入N2、H2和NH3各1.00mol,化学平衡将向________ 方向移动(填“正反应”或“逆反应”、“不移动”)。
工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
化学反应 | 平衡常数 | 温度℃ | ||
500 | 700 | 800 | ||
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) | K1 | 2.5 | 0.34 | 0.15 |
②H2(g)+CO2(g) H2O (g)+CO(g) | K2 | 1.0 | 1.70 | 2.52 |
③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O (g) | K3 | | | |
请回答下列问题:
(1)反应②是 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3= (用K1、K2表示)。
(3)500℃时测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O (g)的浓度(mol·L-1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,则此时V正 V逆(填“ > ”、“=”或“<”)。
(4)反应①按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。下列说法正确的是_____________(填序号)。
A.温度:T1>T2>T3
B.正反应速率:υ(a)>υ(c) , υ(b)>υ(d)
C.平衡常数:K(a)>K(c) , K(b)=K(d)
D.平均摩尔质量:M(a)>M(c) , M(b)>M(d)
水煤气转化反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2 (g)在一定温度下达到化学平衡状态。
完成下列填空:
(1)写出该反应的平衡常数表达式K=________________。
(2)一定温度下,在一个容积不变的密闭容器中发生上述反应,下列说法中能判断该反应达到化学平衡状态的是 (选填编号)。
a.容器中的压强不变 b.1 mol H-H键断裂的同时断裂2 molH-O键
c.v正(CO) = v逆(H2O) d.c(CO) = c(H2)
(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中进行反应,得到如下实验组1和实验组2的数据:
实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
H2O | CO | H2 | CO | |||
1 | 650 | 2 | 4 | 1.6 | 2.4 | 3 |
2 | 650 | 1 | 2 | 0.8 | 1.2 | 5 |
3 | 950 | 1 | 2 | — | — | — |
①由实验组1的数据可知,平衡时CO的转化率为 %。
②由实验组1和2的数据可分析,压强对该可逆反应的影响是 。
③有了实验组1和2的数据,再设计实验组3,其目的是 。