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哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现将氢气和氮气充入某密闭容器中,在一定条件下反应的有关数据为:
项目
H2
N2
NH3
起始时
5 mol·L-1
3 mol·L-1
0
2 s末
2 mol·L-1
 
 
 
(1)氢气和氮气反应生成氨气(在2 s内)的反应速率v(H2)=__________。若此时已达平衡,则可求得平衡常数为__________。
(2)下图表示合成NH3反应在时间t0→t6中反应速率与反应过程曲线图,则在下列达到化学平衡的时间段中,化学平衡常数最大的一段时间是__________。
①t0→t1 ②t2→t3 ③t3→t4 ④t5→t6

若t1时改变的条件是升高温度,则说明合成NH3反应的焓变ΔH________0(填“大于”或“小于”)。
(1)1.5 mol·L-1·s-1 0.25 (2)① 小于
(1)根据合成氨反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g)和表中数据,计算得v(H2)=1.5 mol·L-1·s-1,达到平衡时各物质的浓度分别为n(H2)=2 mol·L-1,n(N2)=2 mol·L-1,n(NH3)=2 mol·L-1,即可求出平衡常数为0.25。
(2)由图可知,从t1开始是化学反应速率增大,而逆反应速率大于正反应速率,说明平衡向左移动,化学平衡常数减小;从t3开始是反应速率增大,平衡不移动,平衡常数相等;从t4开始是化学反应速率减少,而逆反应速率减小的少,大于正反应速率,平衡向左移动,平衡常数减小,故化学平衡常数最大的一段是t0~t1。
升高温度,平衡向左移动,故正向是放热反应ΔH<0。
练习册系列答案
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(12分)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式如下:
2NO+2CO 2CO2+N2
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表:
 
时间/s
0
1
2
3
4
5
 
c(NO)/
mol·L-1
1.00×10-3
4.50×10-4
2.50×10-4
1.50×10-4
1.00×10-4
1.00×10-4
 
c(CO)/
mol·L-1
3.60×10-3
3.05×10-3
2.85×10-3
2.75×10-3
2.70×10-3
2.70×10-3
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
(1)写出该反应的平衡常数表达式K=              。
(2)前2s内的平均反应速率v(N2)=_____________。
(3)在上述条件下反应能够自发进行,则反应的       0(填写“>”、“<”、“=”)。
(4)假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是     。
A.选用更有效的催化剂                  B.升高反应体系的温度
C.降低反应体系的温度                 D.缩小容器的体积
(5)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中,请在表格中填入剩余的实验条
件数据。
实验编号
T/℃
NO初始浓度
mol·L-1
CO初始浓度
mol·L-1
催化剂的比表面积
㎡·g-1
Ⅰ
280
1.2×10-3
5.8×10-3
82
Ⅱ
 
 
5.8×10-3
124
Ⅲ
350
1.2×10-3
 
 
 
能源问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,研究甲醇具有重要意义。
(1)用CO合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)在容积为1L。的密闭容器中分别充入1molCO和2molH2,实验测得甲醇的物质的量和温度、时间的关系曲线如图所示。则该正反应的△H_______0(填“<”、“>”或“=”),判断的理由是______。

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由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为_______。
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