摘要:解析:(1)压强之比等于物质的量之比.则根据三段式计算:

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合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义.
(1)向合成塔中按1:4的物质的量之比充入N2、H2进行氨的合成,图A为T0C时平衡混合物中氨气的体积分数与压强(P)的关系图.

①写出工业上合成氨的化学方程式
N2+3H2
催化剂
.
高温高压
2NH3
N2+3H2
催化剂
.
高温高压
2NH3

②图A中氨气的体积分数为15.00%时,H2的转化率=
24.45%
24.45%

③图B中T=500°C,温度为4500C对应的曲线是
b
b
(选填字母“a“或“b”),选择的理由是
合成氨的正反应是放热反应,根据勒夏特列原理,其他条件不变,降低温度,化学平衡向放热反应方向移动
合成氨的正反应是放热反应,根据勒夏特列原理,其他条件不变,降低温度,化学平衡向放热反应方向移动

④由图象知,增大压强可提高原料的利用率,从生产实际考虑增大压强需解决的问题是
研制耐压设备(或增大压强的动力、材料的强度等其他合理答案)
研制耐压设备(或增大压强的动力、材料的强度等其他合理答案)
(写出一条即可).
(2)合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得,反应的热化学方程式为:
CH4(g)+H2OCO(g)+3H2(g);△H=+QkJ/mol(Q>0)
(3)一定温度下,在2L容器中发生上述反应,各物质的物质的量变化如下表
时间/min CH4(mol) H20( mol) CO (mol) H2 (mol)
0 0.40 1.00 0 0
5 X1 X2 X3 0.60
7 Y1 Y2 0.20 Y3
10 0.21 0.81 0.19 0.62
①分析表中数据,判断5?7min之间反应是否处于平衡状态
(填“是”或“否”),
前5min平均反应速率v(CH4)=
0.02mol?min-1
0.02mol?min-1

②反应在7~10min之间,CO的物质的量减少的原因可能是
d
d
(填字母).
a?减少CH4      b?降低温度c?增大压强d?充入H2
③若保持温度不变,向1L容器中起始充入0.15mol CH4.0.45mol H2O.
0.05
0.05
mol CO、
0.15
0.15
mol H2,达到平衡时CH4的体积百分含量与第一次投料相同.
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(16分)向一定体积的密闭器中加入2 mol A、0.6 mo1 C和一定量的B三种气体.一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图(Ⅰ)所示,其中t0~t1 阶段c(B)未画出.图(Ⅱ)为t2时刻后改变反应条件,化学反应速率随时间变化的情况,四个阶段改变的条件均不相同,每个阶段只改变浓度、温度、压强、催化剂中的一个条件,其中t3~t4阶段为使用催化剂.

 请回答下列问题:

(1)若t1=15 min,则t0~t1阶段以C物质的浓度变化表示反应速率为            

 (2) t4~t5阶段改变的条件为         ,B的起始物质的量浓度为                       ,各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示:

t1~t2

t2~t3

t3~t4

t4~t5

t5~t6

K1

K2

K3

K4

K5

则K1=              (保留两位小数),

K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为                         (用“>”、“<”或“=”连接).

 (3) t5~t6阶段保持容器内温度不变,若A的物质的量共变化了0.01 mol,而此过程中容器与外界的热交换总量为akJ,写出此温度下该反应的热化学方程式                    

                                                                             

 (4)在相同条件下,若起始时容器中加入a mol A、b mol B和c mol C,要达到t1时刻同样的平衡,a、b、c要满足的条件为                          .

【解析】(1)化学反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示。根据图像I可知在15min内C的浓度变化量是0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L,所以速率为

(2)由图像Ⅱ可知,在t4~t5阶段反应速率减小,但平衡不移动,所以改变的条件不可能是温度和浓度,由于在t3~t4阶段为使用催化剂,所以该阶段只是降低压强。这说明改变压强平衡不移动,因此反应前后体积是不变的。根据图像I可知A是反应物,C是生成物,二者的变化量之比是2︰3,所以要使反应前后体积不变,B只是反应物,及反应的方程式为2A+B3C。C的浓度增加了0.3mol/L,则B的浓度减少了0.1mol/L,所以B的起始浓度是0.4mol/L+0.1mol/L=0.5mol/L。在t1~t2阶段平衡是ABC的浓度(mol/L)分别为0.8、0.4、0.6,所以平衡常数为。因为平衡常数只与温度有关,根据图像可知在t5~t6阶段,正逆反应速率同时增大,但平衡向正反应方向移动,因为该条件只能是温度且是升高温度,所以反应是吸热反应,因此K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为K1=K2=K3=K4<K5

(3)根据题意科判断,每消耗0.01molA,反应就吸收能量akJ,所以反应的热化学方程式为2A(g)+B(g)⇋3C(g)     △H=+200kJ/mol。

(4)因为容器容积不变(容器容积是2L),所以要使平衡等效,则起始物质的物质的量是相等的。根据题意可知起始时AB的物质的量分别为2.4mol和1.2mol,则把cmol的C转化为AB,则AB的物质的量(mol)分别是a+2c/3、b+c/3,所以关系式必须满足a+2c/3=2.4、b+c/3=1.2.

 

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(16分) 向一定体积的密闭器中加入2 mol A、0.6 mo1 C和一定量的B三种气体.一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图(Ⅰ)所示,其中t0~t1 阶段c(B)未画出.图(Ⅱ)为t2时刻后改变反应条件,化学反应速率随时间变化的情况,四个阶段改变的条件均不相同,每个阶段只改变浓度、温度、压强、催化剂中的一个条件,其中t3~t4阶段为使用催化剂.

 请回答下列问题:

(1)若t1=15 min,则t0~t1阶段以C物质的浓度变化表示反应速率为            

 (2) t4~t5阶段改变的条件为         ,B的起始物质的量浓度为                        ,各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示:

t1~t2

t2~t3

t3~t4

t4~t5

t5~t6

K1

K2

K3

K4

K5

则K1=               (保留两位小数),

K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为                          (用“>”、“<”或“=”连接).

 (3) t5~t6阶段保持容器内温度不变,若A的物质的量共变化了0.01 mol,而此过程中容器与外界的热交换总量为akJ,写出此温度下该反应的热化学方程式                    

                                                                             

 (4)在相同条件下,若起始时容器中加入a mol A、b mol B和c mol C,要达到t1时刻同样的平衡,a、b、c要满足的条件为                           .

【解析】(1)化学反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示。根据图像I可知在15min内C的浓度变化量是0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L,所以速率为

(2)由图像Ⅱ可知,在t4~t5阶段反应速率减小,但平衡不移动,所以改变的条件不可能是温度和浓度,由于在t3~t4阶段为使用催化剂,所以该阶段只是降低压强。这说明改变压强平衡不移动,因此反应前后体积是不变的。根据图像I可知A是反应物,C是生成物,二者的变化量之比是2︰3,所以要使反应前后体积不变,B只是反应物,及反应的方程式为2A+B3C。C的浓度增加了0.3mol/L,则B的浓度减少了0.1mol/L,所以B的起始浓度是0.4mol/L+0.1mol/L=0.5mol/L。在t1~t2阶段平衡是ABC的浓度(mol/L)分别为0.8、0.4、0.6,所以平衡常数为。因为平衡常数只与温度有关,根据图像可知在t5~t6阶段,正逆反应速率同时增大,但平衡向正反应方向移动,因为该条件只能是温度且是升高温度,所以反应是吸热反应,因此K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为K1=K2=K3=K4<K5

(3)根据题意科判断,每消耗0.01molA,反应就吸收能量akJ,所以反应的热化学方程式为2A(g)+B(g)⇋3C(g)     △H=+200kJ/mol。

(4)因为容器容积不变(容器容积是2L),所以要使平衡等效,则起始物质的物质的量是相等的。根据题意可知起始时AB的物质的量分别为2.4mol和1.2mol,则把cmol的C转化为AB,则AB的物质的量(mol)分别是a+2c/3、b+c/3,所以关系式必须满足a+2c/3=2.4、b+c/3=1.2.

 

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氢元素与氮元素可组成多种微粒,如NH3、NH4+、N2H4等。
Ⅰ.(1)分析常见的H2O与H2O2、CH4与C2H6的分子结构,写出的N2H4电子式______。
(2)某盐N2H5Cl与NH4Cl类似,是可溶于水的离子化合物,其溶液因水解而呈弱酸性。N2H5Cl溶液显酸性原因(用离子方程式表示)                          
(3)有七种物质:NH3、Mn2O3、ZnCl2、MnO2、NH4Cl、Zn和H2O,是锌—锰电池中氧化还原反应的某些反应物(NH4Cl为其中之一)和某些生成物(NH3为其中之一)。写出上述化学反应方程式:_____________________________________________________。
Ⅱ.在恒温条件下,起始时容积均为5 L的甲、乙两密闭容器中(甲为恒容容器、 乙为恒压容器),均进行反应:N2+3H22NH3,有关数据及平衡状态特点见下表。

容器

起始投入

达平衡时

2 mol N2

3 mol H2

1.5 mol NH3

同种物质的体积分数相同

a mol N2

b mol H2

1.2 mo l NH3

(4)下列能表明容器乙一定达平衡状态的是____________(填字母)
A.容器内的混合气体的平均相对分子质量不再变化
B.容器内的氮元素的质量不再变化
C.氢气的生成速率与氨气的消耗速率之比为2∶3
D.形成1 mol N≡N键的同时形成6 mol N—H键
(5)甲容器中氮气的转化率为        
(6)起始时,容器乙是容器甲压强的_________倍。

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