题目内容
氨、甲烷都是重要的氢化物,按要求回答下列问题:
(1)NH3(g)和O2(g)反应生成NO(g)和H2O(g)的△H往往难以直接测量,从产物稳定性看,其主要原因是 .
已知:1molN2(g)反应生成2mol NH3(g)的△H=-92kJ?mol-1,1mol H2(g)燃烧生成H2O (g) 的△H=-242kJ?mol-1,1mol N2(g)和O2 (g)完全反应生成NO(g)的△H=+180kJ?mol-1.若有17g 氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为 .
(2)甲烷与水蒸气通入聚焦太阳能反应器,可发生反应的化学方程式为CH4+H2O?CO+3H2,该反应为吸热反应.已知在三种不同条件(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)下,氢气的产量随时间的变化如图1所示.
①在0~20小时内,甲烷的反应速率vⅠ、vⅡ和vⅢ从大到小的顺序为 .
②将0.4mol甲烷和0.4mol水蒸气充入2L恒容的密闭容器中,某条件下反应达到平衡,测得氢气的物质的量浓度为0.3mol?L-1,则该条件下此反应的平衡常数K= ,甲烷的转化率为 .
③氢气的百分含量与体系总压强(P)、温度(T)的关系如图2所示.
平衡状态由A变到B时,对应的平衡常数:K(A) K(B)(填“>”、“<”或“=”).
(1)NH3(g)和O2(g)反应生成NO(g)和H2O(g)的△H往往难以直接测量,从产物稳定性看,其主要原因是
已知:1molN2(g)反应生成2mol NH3(g)的△H=-92kJ?mol-1,1mol H2(g)燃烧生成H2O (g) 的△H=-242kJ?mol-1,1mol N2(g)和O2 (g)完全反应生成NO(g)的△H=+180kJ?mol-1.若有17g 氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为
(2)甲烷与水蒸气通入聚焦太阳能反应器,可发生反应的化学方程式为CH4+H2O?CO+3H2,该反应为吸热反应.已知在三种不同条件(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)下,氢气的产量随时间的变化如图1所示.
①在0~20小时内,甲烷的反应速率vⅠ、vⅡ和vⅢ从大到小的顺序为
②将0.4mol甲烷和0.4mol水蒸气充入2L恒容的密闭容器中,某条件下反应达到平衡,测得氢气的物质的量浓度为0.3mol?L-1,则该条件下此反应的平衡常数K=
③氢气的百分含量与体系总压强(P)、温度(T)的关系如图2所示.
平衡状态由A变到B时,对应的平衡常数:K(A)
考点:化学平衡的影响因素,反应热和焓变
专题:基本概念与基本理论
分析:(1)产物中的一氧化氮极易被氧化,所以难以直接测量;应用盖斯定律求解;
(2)①相同时间氢气的产量的变化量越大,表明平均速率越大,相同时间氢气的物质的量的变化量越小,平均反应速率越小;
②根据三行式求平衡时各物质的浓度,然后代入平衡常数表达式,根据转化率公式求甲烷的转化;
③根据图象判断A、B两点温度的高低,然后结合正反应是吸热反应综合分析.
(2)①相同时间氢气的产量的变化量越大,表明平均速率越大,相同时间氢气的物质的量的变化量越小,平均反应速率越小;
②根据三行式求平衡时各物质的浓度,然后代入平衡常数表达式,根据转化率公式求甲烷的转化;
③根据图象判断A、B两点温度的高低,然后结合正反应是吸热反应综合分析.
解答:
解:(1)产物中的一氧化氮极易被氧化,所以难以直接测量,N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92KJ?mol-1①,
2H2(g)+O2 (g)=2H2O (g)△H=-484kJ?mol-1②,
N2(g)+O2 (g)=2NO(g)△H=+180kJ?mol-1③,
所以4NH3(g)+5O2 (g)=4NO(g)+6H2O (g)△H=-①×2+②×3+2×③=92×2+(-484)×3+2×180=-908kJ?mol-1,
则4molNH3(g)经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为908kJ,所以17g 氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为227 kJ,
故答案为:NO容易被氧气氧化生成二氧化氮,无法控制产物,所以难以直接测量;227 kJ;
(2)①相同时间氢气的产量的变化量越大,表明平均速率越大,相同时间氢气的物质的量的变化量越小,平均反应速率越小,由图1可知变化量最大的是Ⅰ,最小的是Ⅲ,所以甲烷反应速率大小为vⅠ>vⅡ>vⅢ,故答案为:vⅠ>vⅡ>vⅢ;
②CH4 +H2O?CO+3H2
初起量:0.2mol?L-1 0.2mol?L-1 0 0
变化量:0.1mol?L-1 0.1mol?L-1 0.1mol?L-1 0.3mol?L-1
平衡量:0.1mol?L-1 0.1mol?L-1 0.1mol?L-10.3ol?L-1
所以K=
=0.27 mol2?L-2;甲烷的转化率为
×100%=50%,
故答案为:0.27 mol2?L-2;50%;
③由A到C,氢气的百分含量增加,所以温度升高,即T1>T2,正反应是吸热反应温度越高K值越大,故答案为:<.
2H2(g)+O2 (g)=2H2O (g)△H=-484kJ?mol-1②,
N2(g)+O2 (g)=2NO(g)△H=+180kJ?mol-1③,
所以4NH3(g)+5O2 (g)=4NO(g)+6H2O (g)△H=-①×2+②×3+2×③=92×2+(-484)×3+2×180=-908kJ?mol-1,
则4molNH3(g)经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为908kJ,所以17g 氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为227 kJ,
故答案为:NO容易被氧气氧化生成二氧化氮,无法控制产物,所以难以直接测量;227 kJ;
(2)①相同时间氢气的产量的变化量越大,表明平均速率越大,相同时间氢气的物质的量的变化量越小,平均反应速率越小,由图1可知变化量最大的是Ⅰ,最小的是Ⅲ,所以甲烷反应速率大小为vⅠ>vⅡ>vⅢ,故答案为:vⅠ>vⅡ>vⅢ;
②CH4 +H2O?CO+3H2
初起量:0.2mol?L-1 0.2mol?L-1 0 0
变化量:0.1mol?L-1 0.1mol?L-1 0.1mol?L-1 0.3mol?L-1
平衡量:0.1mol?L-1 0.1mol?L-1 0.1mol?L-10.3ol?L-1
所以K=
| 0.33×0.1 |
| 0.1×0.1 |
| 0.1 |
| 0.2 |
故答案为:0.27 mol2?L-2;50%;
③由A到C,氢气的百分含量增加,所以温度升高,即T1>T2,正反应是吸热反应温度越高K值越大,故答案为:<.
点评:本题考查盖斯定律的应用、化学反应速率大小的比较、平衡常数、转化率和图象的分析,综合性强,但难度中等.
练习册系列答案
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