题目内容

利用N2和H2可以实现NH3的工业合成,而氨又可以进一步制备硝酸,在工业上一般可进行连续生产.请回答下列问题:
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ/mol
          N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol
          2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol
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为
 
.
(2)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)反应的影响.
实验结果如图所示:(图中T表示温度,n表示物质的量)
①图象中T2和T1的关系是:T2
 
T1(填“高于”“低于”“等于”“无法确定”)
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是
 
(填字母).
③在起始体系中加入N2的物质的量为
 
mol时,反应后氨的百分含量最大;若容器容积为1L,n=3mol反应达到平衡时H2的转化率为60%,则此条件下(T2),反应的平衡常数K=
 
.
(3)N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备受到人们的关注.
①一定温度下,在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应:2N2O5(g)?4NO2(g)+O2(g)△H>0下表为反应在T1温度下的部分实验数据
t/s 0 500 1000
C(NcOs)mol?L2 5.00 3.52 2.48
则500s内NO2的平均生成速率为
 
.
考点:用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算
专题:化学反应中的能量变化,化学平衡专题
分析:(1)由已知热化学方程式根据盖斯定律构造目标热化学方程式,然后再求热量Q;
(2)①根据温度升高化学平衡向着吸热方向进行;
②根据增加氢气的物质的量化学平衡向着正反应方向移动;
③根据反应物的物质的量之比为等于化学计量数之比时,达平衡状态时生成物的百分含量最大;根据化学平衡状态是反应物的转化率最大、生成物的产率最大来回答;先求出各自的平衡浓度,然后根据平衡常数的概念来回答;
(3)500s,c(N2O5)变化量为5.00-3.52=1.48mol/L,结合v=
△c
△t
计算,由速率之比等于化学计量数之比求算即可.
解答: 解:(1)已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ/mol
②N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol
由盖斯定律可知,①×2-②×2+③×3得:4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.0kJ/mol,
17g 氨气的物质的量为:
17g
17g/mol
=1mol,放出的热量Q=1×
905.0kJ
4
=226.3kJ,
故答案为:226.3kJ;
(2)①反应为放热反应,温度升高化学平衡向着吸热方向进行,从T1到T2反应物氮气的量增加,故T1<T2,
故答案为:低于;
②b点代表平衡状态,c点又加入了氢气,故平衡向右移动,氮气的转化率增大,
故答案为:c;
③当氮气和氢气的物质的量之比为1:3时达平衡状态时氨的百分含量最大,平衡点时产物的产率最大,据图示,当平衡时氢气的物质的量为n,故加入N2的物质的量为
n
3
,当n=3mol反应达到平衡时H2的转化率为60%,故起始氮气浓度为1,mol/l,变化的氢气浓度为1.8mol/l,变化的氮气浓度为0.6mol/l,平衡时氮气、氢气、氨气的浓度分别是0.4mol/l、1.2mol/l、1.2mol/l,据K=
c2(NH3)
c3(H2)?c(N2)
=
(1.2mol/l)2
(0.4mol/l)×(1.2mol/l)3
=2.08 (mol/l)-2,
故答案为:
n
3
;2.08;
(3)500s,c(N2O5)变化量为5.00-3.52=1.48mol/L,则v(N2O5)=
△c
△t
=
1.48mol/L
500s
=0.00296mol?L-1?s-1,由速率之比等于化学计量数之比可知,v(NO2)=0.00296mol?L-1?s-1×2=0.00592 mol?L-1?s-1,
故答案为:0.00592 mol?L-1?s-1.
点评:本题考查了盖斯定律、外界条件对反应速率和平衡的影响、平衡的判断等,题目难度中等,注重高考常考点的考查,注意图象和表格中数据的分析.
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