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。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
(3)升高温度
(4)①400 ②<

解析

练习册系列答案
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（18分）运用化学反应原理研究氮、氯等单质及其化合物的反应有重要意义。
（1）科学家研究在一定条件下通过下列反应制备NH3:

①在其他条件相同时，反应中NH3的体积分数(a)在不同温度下随反应时间(t)的变化如图。该反应的平衡常数表达式K=______，该反应中的（填“>”“<”或“=”）。

②某温度下，在2L容积不变的密闭容器中加入1molN2和6molH2O（1）发生反应，N2转化率随时间(t)变化如图。15-20min内，v(NH3)=____。若其他条件不变，在图中画出使用催化剂后N2的转化率随反应时间变化的曲线示意图。
（2） 25℃时，某同学将0.lmol盐酸与0.2 mol氨水等体积混合，所得混合溶液pH______7（填“>”“<”或“=”，下同），混合溶液中（25℃时，NH3.H2O的电离常数）
（3） 25℃时，向O.lmol的MgCl2溶液中逐滴加入适量0.lmol氨水，有白色沉淀生成，向反应后的浊液中，继续加入O.lmol的FeCl3溶液，观察到的现象是______ ；上述过程中发生的所有反应的离子方程式为______。(25℃时，，）

在温度为373K时，将0.100mol无色的N2O4气体放入1L抽空的密闭容器中，立刻出现红棕色，直至建立N2O42NO2的平衡。下图是隔一定时间测定到的N2O4的浓度（纵坐标为N2O4的浓度，横坐标为时间）

（1）计算在20至40秒时间内，NO2的平均生成速率为            mol?L­-1?S­ -1。
（2）①该反应的化学平衡常数表达式为               。
②求该温度下平衡常数的值。（写出计算过程，下同）
（3）求达到平衡状态时N2O4的转化率。
（4）求平衡时容器内气体压强与反应前的压强之比为多少?(最简整数比)。

如图所示，甲、乙均为容积1L的恒容容器，丙为恒压容器。

向甲、丙中分别充入相应气体，使丙起始体积为1L，维持500℃发生反应：2SO2+O2 2SO3至平衡。
甲中反应10min后达到平衡时，容器中SO3的体积分数为91%，则反应从开始至平衡的平均反应速率v(O2)=   mol·L-1·min-1，平衡常数表达式为         。SO2的平衡转化率=         。丙中达到平衡所需的时间     10min（填“＞”、“=”、“＜”），SO3的体积分数    91%（填“＞”、“=”、“＜”）。若上述已达平衡的甲、丙容器中分别充入0．5molAr气体，容器中SO3的物质的量：甲     丙     （填“增大”、“不变”、“减小”）。
（2）若在乙容器中充入x molSO2 0．2molO2 ymolSO3维持500℃反应至平衡时，容器中SO3的体积分数亦为91%，则x=    ，y=    。

工业制硫酸的过程中利用反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)+Q (Q＞0)，将SO2转化为SO3，尾气SO2可用NaOH溶液进行吸收。请回答下列问题：
（1）写出该可逆反应的化学平衡常数表达式                                   ；
（2）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2发生反应，下列说法中，正确的是    (填编号)。
a．若反应速率υ正(O2)=2υ逆(SO3)，则可以说明该可逆反应已达到平衡状态
b．保持温度和容器体积不变，充入2 mol N2，化学反应速率加快
c．平衡后移动活塞压缩气体，平衡时SO2、O2的百分含量减小，SO3的百分含量增大
d．平衡后升高温度，平衡常数K增大
将一定量的SO2(g)和O2(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，在不同温度下进行反应得到如下表中的两组数据：

实验编号
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
SO2
O2
SO2
O2
1
T1
4
2
x
0.8
6
2
T2
4
2
0.4
y
t
 
（3）实验1从开始到反应达到化学平衡时，υ(SO2)表示的反应速率为              ；
T1      T2 (选填“＞”、“＜”或“=”)，理由是                              。尾气SO2用NaOH溶液吸收后会生成Na2SO3。现有常温下0.1mol/LNa2SO3溶液，实验测定其pH约为8，完成下列问题：
（4）该溶液中c(Na+)与 c(OH－)之比为          。
该溶液中c(OH—)= c(H+)+         +         （用溶液中所含微粒的浓度表示）。
（5）如果用含等物质的量溶质的下列各溶液分别来吸收SO2，则理论吸收量由多到少的顺序是         (用编号排序)
A．Na2SO3       B．Ba(NO3)2        C．Na2S       D．酸性KMnO4

合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理为：
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol，据此回答以下问题：
(1)①该反应的化学平衡常数表达式为K＝       。
②根据温度对化学平衡的影响规律可知，对于该反应，温度越高，其平衡常数的值越       。
(2)某温度下，若把10 mol N2与30 mol H2置于体积为10 L的密闭容器内，反应达到平衡状态时，测得混合气体中氨的体积分数为20%，则该温度下反应的K＝       (可用分数表示)。能说明该反应达到化学平衡状态的是       (填字母)。
a．容器内的密度保持不变
b．容器内压强保持不变
c．v正(N2)＝2v逆(NH3)
d．混合气体中c(NH3)不变
(3)对于合成氨反应而言，下列有关图像一定正确的是(选填序号)       。

甲醇是一种很好的燃料,工业上用CH4和H2O为原料,通过反应Ⅰ和Ⅱ来制备甲醇。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100 L),在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……Ⅰ。CH4的转化率与温度、压强的关系如下图。

①已知100 ℃压强为p1时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示的平均反应速率为　　　　。 
②图中的p1　　　　p2(填“<”“>”或“="”),100" ℃压强为p2时平衡常数为　　　　。 
③该反应的ΔH　　　　0(填“<”“>”或“=”)。 
(2)在一定条件下,将a mol CO与3amol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0 ……Ⅱ
①若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是(　　)
A.升高温度
B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大
D.再充入1 mol CO和3 mol H2
②为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验表格中。
A.下表中剩余的实验条件数据:a=　　　　;b=。 
B.根据反应Ⅱ的特点,下图是在压强分别为0.1 MPa和5 MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图,请指明图中的压强px=　　　　MPa。 

实验编号
T/℃
n(CO)/n(H2)
p/MPa
1
150
1/3
0.1
2
a
1/3
5
3
350
b
5
 

在一个体积为2 L的密闭容器中，高温下发生反应：Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)。其中CO2、CO的物质的量(mol)随时间(min)的变化关系如图所示。

(1)反应在1 min时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了3.2 g。用CO2的浓度变化表示的反应速率v(CO2)＝________。
(2)反应进行至2 min时，若只改变温度，曲线发生的变化如图所示，3 min时再次达到平衡，则ΔH________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。
(3)5 min时再充入一定量的CO(g)，平衡发生移动。下列说法正确的是________(填写编号)。
a．v正先增大后减小  b．v正先减小后增大
c．v逆先增大后减小  d．v逆先减小后增大
表示n(CO2)变化的曲线是________(填写图中曲线的字母编号)。
(4)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态：_____________。

液氨常用作制冷剂，回答下列问题
（1）一定条件下在密闭容器中发生反应：
a．NH4I(s)NH3(g) + HI(g)       b．2HI(g)  H2(g) + I2(g)
①写出反应a的平衡常数表达式                  
②达到平衡后，扩大容器体积，反应b的移动方向      （填“正向”、“逆向”或“不移动”），达到新的平衡时容器内颜色将怎样变化      （填“加深”、“变浅”或“不变”）
（2）工业上合成氨的反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)  ΔH＝－92.60 kJ·mol－1
下列说法能说明上述反应向正反应方向进行的是________(填序号)。
a．单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2
b．单位时间内生成6n mol N—H键的同时生成2n mol H—H键
c．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
d．混合气体的平均摩尔质量增大
e．容器内的气体密度不变
（3）已知合成氨反应在某温度下2 L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
 
1.00
1.00
 
根据表中数据计算：
①反应进行到2 h时放出的热量为________ kJ。
②0～1 h内N2的平均反应速率为________ mol·L－1·h－1。
③此温度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1.00 mol，化学平衡将向________方向移动(填“正反应”或“逆反应”)。
（4）肼（N2H4）的性质类似于NH3，极易溶于水，与水反应生成一种二元弱碱在溶液中分步电离，请用离子反应方程式表示其水溶液显碱性的原因                        

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