题目内容

一种“人工固氮”的新方法是在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂表面与水发生反应生成NH3：N2＋3H2O2NH3＋O2
进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表(反应时间3 h)：

T/℃
30
40
50
生成NH3量/(10－6 mol)
4.8
5.9
6.0
 
请回答下列问题：
(1)50℃时从开始到3 h内以O2物质的量变化表示的平均反应速率为________ mol·h－1。
(2)该反应过程与能量关系可用如图表示，则反应的热化学方程式是____________。

(3)与目前广泛应用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率较慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议：_______________________________________。
(4)工业合成氨的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。在某压强恒定的密闭容器中加入2 mol N2和4 mol H2，达到平衡时，N2的转化率为50%，体积变为10 L。求：
①该条件下的平衡常数为________；
②若向该容器中加入a mol N2、b mol H2、c mol NH3，且a、b、c均大于0，在相同条件下达到平衡时，混合物中各组分的物质的量与上述平衡相同。反应放出的热量________(填“>”“<”或“＝”)92.4 kJ。

(1)1.5×10－6
(2)N2(g)＋3H2O(l)=2NH3(g)＋O2(g)ΔH＝＋765.2 kJ·mol－1
(3)升高温度
(4)①400 　②<

解析

练习册系列答案
相关题目

（14分）催化剂是化工技术的核心，绝大多数的化工生产均需采用催化工艺。
⑴人们常用催化剂来选择反应进行的方向。下图所示为一定条件下1mol CH3OH与O2发生反应时，生成CO、CO2或HCHO的能量变化图[反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去]。在有催化剂作用下，CH3OH与O2反应主要生成          （填“CO、CO2或HCHO”）。

②2HCHO(g)＋O2(g)＝2CO(g)＋2H2O(g) 
△H＝       。
③在稀硫酸催化下，HCHO可以通过反应生成分子式为C3H6O3的环状三聚甲醛分子，其分子中同种原子的化学环境均相同。写出三聚甲醛的结构简式：         。
④甲醇制取甲醛可用Ag作催化剂，含有AgCl会影响Ag催化剂的活性，用氨水可以溶解除去其中的AgCl，写出该反应的离子方程式：                             。
⑵一种以铜作催化剂脱硫有如下两个过程：
①在铜的作用下完成工业尾气中SO2的部分催化氧化，所发生反应为：
2SO2＋2n Cu＋(n＋1)O2＋(2－2 n) H2O＝2n CuSO4＋(2－2n) H2SO4
从环境保护的角度看，催化脱硫的意义为                          ；每吸收标准状况下11.2L SO2，被SO2还原的O2的质量为
       g。
②利用下图所示电化学装置吸收另一部分SO2，并完成Cu的再生。写出装置内所发生反应的离子方程式                                         。

平衡是化学反应原理中的重要内容。按要求回答下列问题：
（1）已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)     ΔH1 平衡常数为K1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g)            ΔH2 平衡常数为K2
则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的ΔH="______" (用ΔH 1和ΔH 2表示)；此反应该温度下的平衡常数K=______(用K1和K2表示)。
（2）已知A(g)+B(g) C(g)+D(g)，该反应在3L密闭容器中，在两种不同的条件下进行反应，A、B的起始物质的是分别为3.0mol和6.0mol，其中实验I的条件为T1℃。A的物质的量随时间的变化如图所示。

①实验Ⅱ可能改变的条件是_______________。
②T1℃时该反应的平衡常数为_____(用分数表 示)，达到平衡时，A的反应速率为____。
（3）已知HCN溶液的电离平衡常数Ka=10－5mol?L－1，c平衡(HCN)≈c起始(HCN)，水的电离可不计，则此温度下0.1 mol?L－1的HCN溶液的pH=_________。
（4）对于0.1mol?L－1 Na2CO3溶液，该溶液中离子浓度由大到小的顺序是______，向该溶液中加水稀释的过程中，c(H2CO3)逐渐____(填“增大”“不变”或“减小”， 下同) ，c(H2CO3)/ c(CO32－)逐渐______。

煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能源综合利用方案。最常见的气化方法为用煤生产水煤气，而当前比较流行的液化方法为用煤生产CH3OH。
(1)已知：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1
2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)　ΔH2
2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)　ΔH3
则反应CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)的ΔH＝______。
(2)如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1________K2(填“＞”、“＜”或“＝”)。
②由CO合成甲醇时，CO在250 ℃、300 ℃、350 ℃下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如下图所示，则曲线c所表示的温度为________ ℃。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是____________。

③以下有关该反应的说法正确的是________(填序号)。
A．恒温、恒容条件下，若容器内的压强不发生变化，则可逆反应达到平衡
B．一定条件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时，可逆反应达到平衡
C．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
D．某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝0.2 mol·L－1，则CO的转化率为80%
(3)一定温度下，向2 L固定体积的密闭容器中加入1 mol CH3OH(g)，发生反应：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)，H2的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

0～2 min内的平均反应速率v(CH3OH)＝__________。该温度下，反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K＝__________。相同温度下，若开始时加入CH3OH(g)的物质的量是原来的2倍，则__________(填序号)是原来的2倍。
A．平衡常数                 B．CH3OH的平衡浓度
C．达到平衡的时间               D．平衡时气体的密度

红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。根据下图回答下列问题：

(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是                            ；
(2)P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的ΔH3＝                   ，P和Cl2一步反应生成1 mol PCl5的ΔH4           ΔH3(填“大于”、“小于”、或“等于”)。

随着大气污染的日趋严重，“节能减排”，减少全球温室气体排放，研究NOx、SO2、CO等大气污染气体的处理具体有重要意义。
（1）如图是在101 kPa，298K条件下1mol NO2和1mol CO反应生成1mol CO2和1mol NO过程中的能量变化示意图。

已知：

请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方
程式：                             。
（2）将0.20 mol N02和0.10 mol CO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应，在不同条件下，反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示。

①下列说法正确的是          （填序号）。
a．容器内的压强不发生变化说明该反应达到乎衡
b．当向容器中再充人0． 20 mol NO时，平衡向正反应方向移动，K增大
c．升高温度后，K减小，N02的转化率减小
d．向该容器内充人He气，反应物的体积减小，浓度增大，所以反应速率增大
②计算产物NO在0～2 min内平均反应速率v（NO）=         mol·L-1·min-1
③第4 min时改变的反应条件为      （填“升温’’、“降温’’）。
④计算反应在第6 min时的平衡常数K=      。若保持温度不变，此时再向容器中充人CO、NO各0．060 mol，平衡将           移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。
（3）有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料。其负极反应式为       ，当有0.25 mol SO2被吸收，则通过质子（H+）交换膜的H+的物质的量为     mol。

2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO2CO2(g)+N2(g)
①对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（PB）代替物质的量浓度（CB）也可以表示平衡常数（记作KP），则该反应的KP=-                。
②该反应在低温下能自发进行，该反应的ΔH            0。（选填“>”、“<”）
③在某一绝热、恒容的密闭容器中充入一定量的NO、CO发生上述反应，测得正反应的速率随时间变化的曲线如图所示（已知：t2 --tl=t3－t2）。

则下列说法不正确的是         。（填编号）
A．反应在c点未达到平衡状态
B．反应速率a点小于b点
C．反应物浓度a点大于b点
D．NO的转化率：tl～t2>t2～t3
（2）煤的综合利用、使用清洁能源等有利于减少环境污染。合成氨工业原料气的来源之一水煤气法，在催化剂存在条件下有下列反应：
①
②
③
①△H3和△H1、△H2的关系为△H3=            。
②在恒温条件下，将l mol CO和1 mol H2O（g）充入某固定容积的反应容器，达到平衡时有50%的CO转化为CO2。在tl时保持温度不变，再充入1 mol H2O（g），请在图中画出tl时刻后H2的体积分数变化趋势曲线。

③甲醇汽油可’以减少汽车尾气对环境的污染。
某化工厂用水煤气为原料合成甲醇，恒温条件下，在体积可变的密闭容器中发生反应：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)到达平衡时，测得CO、H2、CH3OH分别为1 mol、1 mol、1 mol，容器的体积为3L，现往容器中继续通人3 mol CO，此时v（正）         v（逆）（选填‘‘>”、“<’’或“=”），判断的理由        。

11.2 g KOH的稀溶液与1 L 0.1 mol·L-1的H2SO4溶液反应放出11.46 kJ的热量,该反应的热化学方程式为　　　　　　　　,则KOH与H2SO4的中和热为　　　　。 

“氢能”是人类未来最理想的新能源之一。
（1）实验测得，1 g氢气燃烧生成液态水时放出142.9 kJ热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为__________________________。
（2）利用核能把水分解制氢气，是目前正研究的课题。如图是其中的一种流程，流程中用了过量的碘（提示：反应②的产物是O2、SO2和H2O）。
完成下列反应的化学方程式：反应①________________；反应②________________。此法制取氢气的最大优点是____________________。

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