16.恒温、恒压下,在一个容积可变的容器中发生如下反应:

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

(1)若开始时放入1 mol N2和3 mol H2,达到平衡后,生成a mol NH3,这时N2的物质的量为________mol。

(2)若开始时无NH3,只放入N2和H2,达到平衡时生成NH3的物质的量为3a mol,则开始时放入N2和H2的物质的量分别为________mol和________mol(平衡时NH3的质量分数与(1)中相同)。

(3)若开始时放入x mol N2、6 mol H2和2 mol NH3达到平衡后,N2和NH3的物质的量分别为y mol和3a mol,则x=________,y=________。平衡时H2的物质的量________(选填一个编号)。

A.大于6 mol  B.等于6 mol

C.小于6 mol  D.可能大于、小于或等于6 mol

作出判断的理由是______________________________________________。

(4)若在(3)的平衡混合物中,再加入6 mol NH3,再次达到平衡后,NH3的质量分数为________。

解析:  N2(g) +  3H2(g) 2NH3(g)

n(开始)    1 mol    3 mol    0

n(转化)      mol   a mol    a mol

 

n(平衡)

恒温、恒压下,将起始物质转化为方程式同一侧时,物质的量之比相同,即建立等效平衡。故(2)、(3)、(4)均与(1)是等效平衡,达到平衡时NH3的质量分数相同。

答案:(1) (2)3 9 (3)2 3- D

若3a>2,则平衡时H2的物质的量小于6 mol,若3a=2,则平衡时H2的物质的量等于6 mol,若3a<2,则平衡时H2的物质的量大于6 mol(其他合理理由也可) (4)50a%

15. 在实验室进行工业合成氨的模拟实验:

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0

当反应达到平衡后,分离出氨,并补充氮气、氢气物质的量之比与起始时相同的原料气,以实现连续生产,各组分物质的量和时间的关系如下图所示。

(1)起始时刻氮气与氢气的物质的量之比n(N2)∶n(H2)=________。反应开始至15 min时第一次达到平衡,容器体积为1 L,这段时间内,以NH3的浓度变化表示的平均反应速率是________。

(2)写出代表H2的曲线在下列时刻的坐标并在图上画出t1-t2间的曲线:

t1补充原料气之后:(________,________);t2处于平衡状态时:(________,________)。

(3)第一次达平衡时H2的转化率是________。

t1补充原料气之后为起始状态,第二次达到平衡时H2的转化率是________。

以这样的氮气和氢气的物质的量之比补充原料气,试计算经济上是否合算?

解析:(1)观察图像的起点,氮气为1.00 mol,氢气为3.30 mol,其比值为:1∶3.3;纵坐标每小格为0.20 mol,则v(NH3)=0.20 mol/(1 L×15 min)=0.013 3 mol/(L·min)。

(2)第一次平衡时,氮气的物质的量为0.90 mol,在t1时,加入氮气应为0.10 mol,再根据“补充氮气、氢气物质的量之比与起始时相同的原料气”,可求出应加入的氢气的物质的量为:0.10 mol×3.3=0.33 mol,而第一次平衡时,氢气为3.00 mol,故t1补充原料气之后的坐标为(25,3.33);第二次平衡时,生成氨气仍为0.20 mol,消耗的氢气为0.30 mol、氮气为0.10 mol,故平衡气体中,氢气的物质的量为(3.33-0.30) mol,t2处于平衡状态时的坐标为(50,3.03)。

(3)第一次平衡时氢气的转化率为:(0.30 mol/3.30 mol)×100%=9.09%;

第二次平衡时氢气的转化率为:(0.30 mol/3.33 mol)×100%=9.01%;第二次的转化率低,不合算。

答案:(1)1∶3.3 0.013 3 mol/(L·min)

(2)(25,3.33) (50,3.03)(右图)

(3)9.09% 9.01% 不合算

 0  7897  7905  7911  7915  7921  7923  7927  7933  7935  7941  7947  7951  7953  7957  7963  7965  7971  7975  7977  7981  7983  7987  7989  7991  7992  7993  7995  7996  7997  7999  8001  8005  8007  8011  8013  8017  8023  8025  8031  8035  8037  8041  8047  8053  8055  8061  8065  8067  8073  8077  8083  8091  447348 

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网