题目内容

【题目】在工业生产中用N2H2合成NH3“N2(g)3H2(g)2NH3(g) ΔH<0”,而氨又可以进一步制备硝酸,在工业上一般可进行连续生产。请回答下列问题:

1)已知:N2(g)O2(g)=2NO(g) ΔH1akJ·mol1(a>0)

N2(g)3H2(g)2NH3(g) ΔH2=-bkJ·mol1

2H2(g)O2(g)=2H2O(g) ΔH3=-ckJ·mol1

若有34g氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为__

2)合成NH3达到平衡后,某时刻改变下列条件__(填字母),在达到新平衡的过程中正反应速率始终增大。

A.升温 B.加压

C.增大c(N2) D.降低c(NH3)

3)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对合成NH3反应的影响。实验结果如图所示:(图中T表示温度,n表示起始时H2物质的量)

①图象中T2T1的关系是:T2__T1(“>”“<”“无法确定”)

②比较在abc三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最大的是__(填字母)

③若容器容积为1Lb点对应的n0.15mol,测得平衡时H2N2的转化率均为60%,则平衡时N2的物质的量浓度为__mol·L1

4)一定温度下,将2molN24molH2置于1L的恒容密闭容器中反应,测得不同条件、不同时间段内合成NH3反应中N2的转化率,得到数据如下表:

时间

N2转化率

温度

1小时

2小时

3小时

4小时

T1

30%

50%

80%

80%

T2

35%

60%

a

b

上表中ab80%三者的大小关系为___(“>”“”“<”无法比较”)

【答案】(1.5cab)kJ A < c 0.02 ab80%

【解析】

1)根据盖斯定律计算反应的焓变,根据反应放出的热量与物质的量成正比;

2)该反应为气体体积减小的放热反应,改变条件在达到新平衡的过程中正反应速率始终增大,则应为正逆反应速率都增大,且平衡向逆反应方向移动;

3)①根据温度升高化学平衡向着吸热方向进行;

②根据abc三点所表示的意义来回答;

③根据反应物的物质的量之比为等于化学计量数之比时,达平衡状态时生成物的百分含量最大;根据化学平衡状态是反应物的转化率最大、生成物的产率最大来回答;先求出各自的平衡浓度,然后根据平衡常数的概念来回答;

4)根据T1T2同时间段内N2的转化率可知T2反应温度低,N2g+3H2g═2NH3gH0,正反应为放热反应,所以T2相当于T1达到平衡时降温,平衡向正反应方向移动,达平衡时,N2的转化率较T1时高,但温度低,反应速率慢。

1)已知:①N2(g)O2(g)=2NO(g) ΔH1akJ·mol1(a>0)

N2(g)3H2(g)2NH3(g) ΔH2=-bkJ·mol1

2H2(g)O2(g)=2H2O(g) ΔH3=-ckJ·mol1

由盖斯定律①×2-×2+×3得:4NH3g+5O2g═4NOg+6H2OgH=2a+2b-3ckJ·mol1

34g 2mol氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为 ×[-2a+2b-3c] kJ=(1.5cab)kJ

2)该反应为气体体积减小的放热反应,改变条件在达到新平衡的过程中正反应速率始终增大,则应为正逆反应速率都增大,且平衡向逆反应方向移动,所以改变条件应为升温,反应速率增大,平衡逆向移动,而加压、增大cN2)、降低cNH3)平衡都正向移动,故选A

3)①反应为放热反应,温度升高化学平衡向着吸热方向进行,从T1T2反应物氨气的分数增加,故T1T2,即:T2T1

b点代表平衡状态,c点又加入了氢气,故平衡向右移动,氮气的转化率增大,

故选c

③当氮气和氢气的物质的量之比为13时达平衡状态时氨的百分含量最大,平衡点时产物的产率最大,据图示,当起始氢气的物质的量为0.15mol时氨的含量最大,故起始加入N2的物质的量为0.05mol,所以起始时氮气的浓度是0.05mol·L1,平衡时0.05mol·L1×1-60%=0.02mol·L1

4)根据T1T2同时间段内N2的转化率可知T2反应温度低,N2g+3H2g═2NH3gH0,正反应为放热反应,所以T2相当于T1达到平衡时降温,平衡向正反应方向移动,达平衡时,N2的转化率较T1时高,所以a80%,但温度低,反应速率慢,所以T2时反应可能达到平衡也可能未达平衡,所以a=bab,所以80%a=b80%ab

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