题目内容

温度压强一定,在催化剂铁触媒作用下,向一密闭容器充入N2、H2和NH3.若起始时n(N2)=x mol、n(H2)=y mol、n(NH3)=z mol (x、y、z均不为0 ),平衡时n(N2)=0.1mol、n(H2)=0.3mol、n(NH3)=0.08mol.下列有关判断不合理的是(  )
A.N2、H2的转化率不相等
B.平衡时,H2与NH3的生成速率之比为3:2
C.x:y=1:3
D.x的取值范围为0<x<0.14
A、题干中平衡时氮气和氢气物质的量之比为1:3,转化量是依据化学方程式计量数的计算剩余转化量氮气和氢气物质的量之比等于1:3,根据平衡起始量-变化量=平衡量,可知,氮气和氢气转化率相同,故A错误;
B、反应过程中和平衡状态下化学反应中 物质反应速率之比等于化学方程式的计量数之比,平衡时,H2与NH3的生成速率之比为3:2,故B正确;
C、依据A选项分析可知,反应物的起始量之比为1:3,即x:y=1:3,故C正确;
D、依据极值转化始转平,平转始,得到氮气的物质的量取值范围,假设反应正向进行
                   N2+3H2?2NH3
起始量(mol)     x    y     z
变化量(mol) x-0.1  y-0.3  0.08-z
平衡量(mol)   0.1   0.3    0.08
若正向进行彻底,氮气物质的量全部转化,物质的量为0;若反应逆向进行彻底,氮气物质的量为0.14mol,氨气为0,但反应是可逆反应不可能进行彻底,得到氮气的物质的量为
0<n(N2)<0.14mol,故D正确;
故选A.
练习册系列答案
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(15分)硝酸是一种重要的化工原料,工业上生产硝酸的主要过程如下。

(1)以N2和H2为原料合成氨气。反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0

①下列措施可以提高H2的转化率是(填选项序号)         

a.选择适当的催化剂                                     b.增大压强

c.及时分离生成的NH3                                   d.升高温度

②一定温度下,在密闭容器中充入1molN2和3molH2发生反应。若容器容积恒定,达到平衡状态时,气体的总物质的量是原来的,则N2的转化率a1=        

若容器压强恒定,达到平衡状态时,N2的转化率为a2,则a2     a1(填“>”、“<”或“=”)。

(2)以氨气、空气为主要原料制硝酸。

①NH3被氧气催化氧化生成NO的反应的化学方程式是                                          

②在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g):△H>0

该反应的反应速率(v)随时间(t)变化的关系如右图所示。若t2、t4时刻只改变一个条件,下列说法正确的是(填选项序号)                  

a.在t1~t­2时,可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态;

b.在t2时,采取的措施可以是升高温度;

c.在t3~t4时,可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态;

d.在t5时,容器内NO2的体积分数是整个过程中的最大值。(3)硝酸厂常用如下2种方法处理尾气。

①催化还原法:催化剂存在时用H2将NO2还原为N2

已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g): △H=-483.6kJ/mol

     N­2(g)+2O2(g)=2NO2(g): △H=+67.7kJ/mol

则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式是                          

②碱液吸收法:用Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2

若每9.2gNO2和Na2CO3溶液反应时转移电子数为0.1mol,则反应的离子方程式是                    

 

工业制硫酸时,利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤。

(1)某温度下,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)  △H=-197 kj/mol。开始时在10 L的密闭容器中加入4.0 mol SO2(g)和10.0 mol O2(g),当反应达到平衡时共放出197kJ的热量,该温度下的平衡常数K=    ,升高温度K将    (填“增大、减小或不变”)。

(2)一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2mol SO2和1mol O2,发生下列反应:

2SO2(g)+O2(g)       2SO3(g),达到平衡后,改变下述条件,SO2、O2、SO3的平衡浓度都比原来增大的是    (填字母)。

A.恒温恒容,充入2mol SO3    B.恒温恒容,充入2mol N2

C.恒温恒压,充入1 mol SO3   D.升高温度

(3)在一密闭容器中进行下列反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),化学兴趣小组的同学探究了其他条件不变时,改变某一条件时对上述反应的影响,并根据实验数据作出了下列关系图。下列判断中正确的是    (填字母)。

A.图Ⅰ研究的是不同催化剂对反应的影响,且乙使用的催化剂效率较高

B.图Ⅱ研究的是压强对反应的影响,且甲的压强较高

C.图Ⅱ研究的是温度对反应的影响,且乙的温度较低

D.图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响,且甲使用的催化剂效率较高

(4)某实验小组设想如下图所示装置用电化学原理生产硫酸,写出通入SO2的电极的电极反应式:   

(5)焙烧产生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa时:

SO2(g)+O2(g)2SO3(g)    △H1=-197 kJ/mol;

H2O(g)=H2O(1)    △H2=-44 kJ/mol:

2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(1)  H3=-545 kJ/mol。

写出SO3(g)与H2O(1)反应的热化学方程式是   

(6)由硫酸可制得硫酸盐.在一定温度下,向K2SO4溶液中滴加Na2CO3溶液和BaCl2溶液,当两种沉淀共存时,SO42-和CO32-的浓度之比    。[已知该温度时,Ksp(BaSO4)=1.3x10-10,KsP(BaCO3)=5.2x10-9]。

 

工业上以氨气为原料(铂铑合金网为催化剂)催化氧化法制硝酸的过程如下:

O2

 

(1)己知反应一经发生,铂铑合金网就会处于红热状态。写出氨催化氧化的化学方程式:______________________________________________;当温度升高时,该反应的平衡常数K值___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(2)硝酸厂尾气常用的处理方法是催化还原法:催化剂存在时用H2将NO2还原为N2 。已知:

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)    △H= a  kJ·mol1

N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)    △H= b  kJ·mol1

H2O(1)=H2O(g)          △H= c   kJ·mol1

则反应2NO2(g)+4H2(g)=N2(g)+4H2O(1)的△H=_________。(用a、b、c表示)

(3)①合成氨反应的化学方程式为N2+3H22NH3,该反应在固定容积的密闭容器中进行。下列各项标志着该反应达到化学平衡状态的是____________(填序号)

A.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2

B.3v(N2)=v(H2)

C.容器内压强保持不变

D.混合气体的相对分子质量保持不变

E.1mol N≡N键断裂,同时1mol H—H键断裂

②若在恒温条件下,将N2与H2按一定比例混合通入一个容积为2L的密闭容器中,5min反应达平衡,n(N2)=1mol,n(H2)=1mol,n(NH3)=2mol,则反应速率v(N2)=________________,H2的平衡转化率=_________________;若保持容器的温度不变,在10min时将容器的容积压缩为lL,请在答题卡坐标图中,画出从反应开始至15min时c(NH3)随时间变化曲线示意图。

 

 

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