题目内容
【题目】研究氨氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)
NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH1<0(Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g) K2 ΔH2<0 (Ⅱ)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)
2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=________(用K1、K2表示)。
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响,在恒温条件下,向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2,10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得平衡后n(Cl2)=2.5×10-2 mol,10 min内υ(ClNO)=________________,则NO的转化率α1=________。其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2 ________α1(填“>”、“<”或“=”),
(3)氨气是工业制硝酸的主要原料之一,催化氧化步骤中发生的主要反应如下:
I. 4NH3(g) + 5O2(g)
4NO(g) + 6H2O(g) △H =-906 kJ·mol-1
II.4NH3(g) + 3O2(g) 2N2(g) + 6H2O(g) △H = -1266 kJ·mol-1
在1L的密闭容器中充入1 mol NH3和2 mol O2,测得有关物质的物质的量与反应温度的关系如图所示。
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①催化氧化步骤中,最适宜的温度为_________________(填“T1”或“T2” 或“T3”)
②写出N2和O2生成NO的热化学方程式________。
③温度为T2时,反应II的平衡常数K =_________________(只列算式)
【答案】K12/K2 7.5×10-3 mol·L-1·min-1 75% > T3 N2(g)+O2(g)2NO(g) △H= +180.5kJ·mol-1 0.22×0.96/0.44×1.453 mol·L-1
【解析】
(1)分别写出(Ⅰ)(Ⅱ)反应的平衡常数K1=c(ClNO)÷c2(NO2)
K2= c2(ClNO)÷[c2(NO)c(Cl2)],根据反应4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)可知该反应平衡常数K=c(Cl2)×c2(NO)÷[c4(NO2)]= K12/K2;
(2)在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2,10min时反应(Ⅱ)达到平衡,测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3molL-1min-1,物质的量为7.5×10-3molL-1min-1×10min×2L=0.15mol,然后依据平衡三段式列式计算;
(3)根据生成物氮气、NO的物质的量判断催化剂对反应的选择性;
反应Ⅰ为放热反应,在T3时,反应达到平衡状态,继续升高温度,平衡逆向移动,从而使NO物质的量减少;
T2平衡时n(NO)=n(N2)=0.2mol,利用方程式计算两个反应消耗的氨气、氧气物质的量以及生成的水的物质的量,可以计算平衡时氨气与氧气物质的量,由于容器体积为1L,利用物质的量代替浓度带入K=c4(NO)c6(H2O)c4(NH3)c5(O2)计算;
(1)( 分别写出(Ⅰ)(Ⅱ)反应的平衡常数K1=c(ClNO)÷c2(NO2)
K2= c2(ClNO)÷[c2(NO)c(Cl2)],根据反应4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)可知该反应平衡常数K=c(Cl2)×c2(NO)÷[c4(NO2)]= K12/K2;
第二种方法:反应③=①×2②,则K= K12/K2,
故答案为:K12/K2;
(2)在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2,10min时反应(Ⅱ)达到平衡,测得10min内υ(ClNO)= 7.5×10-3 mol·L-1·min-1,物质的量为7.5×103molL1min1×10min×2L=0.15mol,则:
2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g),
起始量(mol)0.2 0.1 0
变化量(mol)0.15 0.075 0.15
平衡量(mol)0.05 0.025 0.15
则平衡后n(Cl2)=0.025mol,
NO的转化率α1=0.15mol÷0.2mol×100%=75%;
其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,随反应进行,气体体积减小,为保持恒压所以容器体积减小,压强增大,平衡正向进行,平衡时NO的转化率α2增大;
故答案为:7.5×10-3 mol·L-1·min-1;75%;>;
(3) ①由图可知,该催化剂在高温时,生成的NO物质的量远大于氮气的,故该催化剂在高温下选择反应I,催化剂在低温下选择反应Ⅱ,反应Ⅰ为放热反应,在T3时,反应达到平衡状态,继续升高温度,平衡逆向移动,从而使NO物质的量减少;
故答案为:T3
②有盖斯定律得:(I- II)÷2即是N2(g)+O2(g)2NO(g) △H= +180.5kJ·mol-1
故答案为:N2(g)+O2(g)2NO(g) △H= +180.5kJ·mol-1
③在1L密闭容器中充入span>1molNH3和2molO2,T2平衡时n(NO)=n(N2)=0.2mol,则:
4NH3(g)+5024NO(g)+6H2O(g)
变化(mol):0.2 0.25 0.2 0.3
4NH3(g)+302(g)2N2(g)+6H2O(g)
变化(mol):0.4 0.3 0.2 0.6
故平衡时,n(NH3)=1mol0.2mol0.4mol=0.4mol,n(O2)=2mol0.25mol0.3mol=1.45mol,n(H2O)=0.3mol+0.6mol=0.9mol,由于容器体积为1L,利用物质的量代替浓度计算平衡常数K= K=c2(N2)c6(H2O)÷(c4(NH3)c3(O2))= 0.22×0.96/0.44×1.453 mol·L-1
故答案为:0.22×0.96/0.44×1.453 mol·L-1
【题目】有 A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 F 六种元素,已知:
① 它们位于三个不同的短周期,核电荷数依次增大。
②E元素的电离能数据见下表(KJ/mol):
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③B与F同主族。
④A、E 都能与 D 按原子个数比 1:1 和 2:1 形成化合物。
⑤B、C 都能与 D 按原子个数比 1:1 和 1:2 形成化合物。
(1)写出只含有 A、B、D、E 四种元素的两种无水盐的化学式:_______________________________
(2)B2A2 分子中存在______________ 个
键,_____________个
键。
(3)人们通常把拆开 1mol 某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可以用于计算化学反应的反应热(△H)化学反应的反应热等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下表列出了上述部分元素形成的化学键的键能:
化学键 | F—D | F—F | B—B | F—B | B=D | D=D |
键能(KJ/mol) | 460 | 176 | 347.7 | 347 | 745 | 497.3 |
试计算1molF单质完全燃烧时的反应热△H=________(已知1molF单质中含2mol F—F键,1molFO2中含有4mol键F—O)。