题目内容
【题目】工业合成氨反应:N2+3H22NH3是一个放热的可逆反应,反应条件是高温、高压,并且需要合适的催化剂。已知形成1 mol H-H键、1 mol N-H键、1 mol N≡N键放出能量分别为436 kJ、391 kJ、946 kJ。则:
(1)若1 mol N2完全反应生成NH3可________(填“吸收”或“放出”)热量________kJ。
(2)如果将1 mol N2和3 mol H2混合,使其充分反应,放出的热量总小于上述数值,其原因是________________________。
(3)实验室模拟工业合成氨时,在容积为2 L的密闭容器内,反应经过10 min后,生成10 mol NH3,则用N2表示的化学反应速率为________mol·L-1·min-1。
(4)一定条件下,当合成氨的反应达到化学平衡时,下列说法正确的是________。
a.正反应速率和逆反应速率相等
b.正反应速率最大,逆反应速率为0
c.N2的转化率达到最大值
d.N2和H2的浓度相等
e.N2、H2和NH3的体积分数相等
f.反应达到最大限度
【答案】放出92该反应是可逆反应,1 mol N2和3 mol H2不能完全反应,因此放出能量总是小于92 kJ0.25acf
【解析】
(1)反应热等于断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,则反应的N2+3H22NH3的ΔH=(946+436×3-391×6)kJ/mol=-92kJ/mol,所以若1mol N2完全反应生成NH3可放出热量92kJ。
(2)由于该反应是可逆反应,1 mol N2和3 mol H2不能完全反应生成2mol氨气,因此放出能量总是小于92 kJ。
(3)在容积为2L的密闭容器中进行,反应经过10min后,生成10mol NH3,则消耗氮气5mol,浓度是2.5mol/L,用N2表示的化学反应速率是2.5mol/L÷10min=0.25 mol·L -1·min-1。
(4)a.达到化学平衡时,正反应速率和逆反应速率一定相等,a正确;
b.达到化学平衡时,正反应速率和逆反应速率一定相等,且均不为0,b错误;
c.达到化学平衡时,即达到反应最大限度,N2的转化率达到最大值,c正确;
d.达到化学平衡时,N2和H2的浓度不再改变,但不一定相等,d错误;
e.达到化学平衡时,N2、H2和NH3的体积分数不变,但不一定相等,e错误;
f.达到化学平衡时,反应达到最大限度,f正确。
答案选acf。
【题目】Ⅰ.ZrO2常用作陶瓷材料,可由锆英砂(主要成分为ZrSiO4,也可表示为ZrO2·SiO2,还含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质)通过如下方法制取:
已知:①ZrO2能与烧碱反应生成可溶于水的Na2ZrO3,Na2ZrO3与酸反应生成ZrO2+。
②部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。
金属离子 | Fe3+ | Al3+ | ZrO2+ |
开始沉淀时pH | 1.9 | 3.3 | 6.2 |
沉淀完全时pH | 3.2 | 5.2 | 8.0 |
(1)熔融时ZrSiO4发生反应的化学方程式为___________________________________________,滤渣I的化学式为___________________
(2)为使滤液I的杂质离子沉淀完全,需用氨水调pH=a,则a的范围是____________________;继续加氨水至pH=b时,所发生反应的离子方程式为__________________________________________
(3)向过滤III所得滤液中加入CaCO3粉末并加热,得到两种气体。该反应的离子方程式为:________________________________________
(4)为得到纯净的ZrO2,Zr(OH)4需要洗涤,检验Zr(OH)4是否洗涤干净的方法是:____________________________
Ⅱ.氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制得:___SiO2 + C + N2 Si3N4 + CO
根据题意完成下列各题:
(1)配平上述化学反应方程式。__________
(2)为了保证石英和焦炭尽可能的转化,氮气要适当过量。某次反应用了30 mol氮气,反应生成了5 mol一氧化碳,则此时混合气体的平均摩尔质量是______________。
(3)氮化硅陶瓷的机械强度高,硬度接近于刚玉(A12O3),热稳定性好,化学性质稳定。以下用途正确的是__________(填序号)
A.可以在冶金工业上制成坩埚、铝电解槽衬里等设备
B.在电子工业上制成耐高温的电的良导体
C.研发氮化硅的全陶发动机替代同类型金属发动机
D.氮化硅陶瓷的开发受到资源的限制,没有发展前途