题目内容
氨气是重要化工产品之一。传统的工业合成氨技术的反应原理是:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ/mol。在500 ℃、20 MPa时,将N2、H2置于一个固定容积的密闭容器中发生反应,反应过程中各种物质的量浓度变化如图所示,回答下列问题:
(1)计算反应在第一次平衡时的平衡常数K= 。(保留二位小数)
(2)产物NH3在5~10 min、25~30min和45~50 min时平均反应速率(平均反应速率分别以v1、v2、v3表示)从大到小排列次序为 。
(3)H2在三次平衡阶段的平衡转化率分别以α1、α2、α3表示,其中最小的是 。
(4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是____________,采取的措施是____________
(5)请在下图中用实线表示25~60min 各阶段化学平衡常数K的变化图像。
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(1)0.15(2分) (2) v1>v2>v3 (2分) (3) α3 (2分)
(4)正反应方向移动(1分) 移走生成物NH3(1分)
(5)(2分)
解析试题分析:⑴;⑵化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示的,5~10 min、25~30min和45~50 min,这三段时间间隔是相同的,只要比较他们的浓度变化就可以,从图上可以看出,这三段时间变化的大小分别为:v1>v2>v3;⑶转化率就是反应掉的物质的量或者浓度与原来的物质的量或者浓度的比,从图中数据变化可知变化最小的是α3;⑷从图中可以看出,由第一次平衡到第二次平衡,反应物的浓度减小,肯定是正向移动,但是氨的浓度从零开始,表明采取的措施是移走生成物NH3。⑸25~45min,温度没有变化,而平衡常数是只随温度的改变而改变的。因此在这一范围内,K值不变;45~60min,平衡继续正向移动,在45分钟这个时间,各物质的浓度没有发生变化,因些平衡移动与浓度和压强变化无关,只能是降低了温度而引起的平衡移动。因为温度发生了变化,因此平衡常数也发生还应的改变,使得K值增大。
考点:考查化学反应速率与化学平衡的移动。
铁及其化合物在生产、生活中有广泛应用。请回答下列问题:
(1)水热法制备Fe3O4纳米颗粒的反应是:3Fe2++2S2O32-+O2+xOH-→Fe3O4↓+S4O32-+2H2O
①上述离子方程式中x=________;
②每生成1 mol Fe3O4,反应转移的电子为________mol;
(2)某高效净水剂可由Fe(OH)SO4聚合得到。工业上以FeSO4、NaNO2和稀硫酸为原料来制备Fe(OH)SO4,反应中有NO生成,化学方程式为 。
高炉炼铁过程中发生的主要反应为:Fe2O3(s)+ CO(g) Fe(s)+CO2(g)+Q
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
温度/℃ | 1000 | 1115 | 1300 |
平衡常数 | 4.0 | 3.7 | 3.5 |
(3)该反应的平衡常数表达式K=_ ;Q 0(填“>”、“<”或“=”);
(4)欲提高上述反应中CO的平衡转化率,可采取的措施是 ;
A.提高反应温度 B.移出部分CO2
C.加入合适的催化剂 D.减小容器的容积
(5)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,此时v正 v逆(填“等于”、“大于”或“小于”)。经过l0 min,在1000℃达到平衡,则该时间范围内反应的平均反应速率v (CO2)= 。
工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)+Q
(1)能判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同)________。
A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等 | B.混合气体的密度不变 |
C.混合气体的平均相对分子质量不变 | D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化 |
温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
①由表中数据判断该反应Q________(填“>”、“=”或“<”)0;
②某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.2 mol/L,则CO的转化率为________,此时的温度为________。
(3)要提高CO的转化率,可以采取的措施是________。
a.升温;b.加入催化剂;c.增加CO的浓度;d.加入H2加压;e.加入惰性气体加压;f.分离出甲醇
(4)寻找合适的催化剂来改善上述合成甲醇的条件一直是研究课题。现分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验(其他条件均相同):
①X在T1℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
②Y在T2℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
③Z在T3℃时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍;
已知:T1>T2>T3,根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂并简述理由:___________________________________________________。
用纯净的碳酸钙跟稀盐酸反应制取二氧化碳气体,请回答:
(1)实验过程如右图所示,分析判断: 段化学反应速率最快, 段收集的二氧化碳最多。
(2)为了减缓上述化学反应的速率,欲向溶液中加入下列物质,你认为可行的是( )
A.蒸馏水 | B.NaCl固体 | C.NaCl溶液 | D.浓盐酸 |