题目内容
13.回答下列问题:
(1)10min内以NH3表示的平均反应速率0.005mol/(L.min);
(2)在10~20min内:NH3浓度变化的原因可能是A;
A.加了催化剂 B.缩小容器体积C.降低温度 D.增加NH3物质的量
(3)第1次平衡的时间范围为:20-25min,第1次平衡:平衡常数K1=$\frac{(\frac{0.3mol}{2L})^{2}}{\frac{0.25mol}{2L}×(\frac{0.15mol}{2L})^{3}}$(带数据的表达式),
(4)在反应进行至25min时:
①曲线发生变化的原因:分离出0.1molNH3
②达第二次平衡时,新平衡的平衡常数K2等于K1(填“大于”、“等于”、“小于”);
(5)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应:N2(g)+3H2O(1)?2NH3(g)+$\frac{3}{2}$O2(g);△H=a kJ•mol-1
进一步研究NH3生成量与温度的关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如表:
| T/K | 303 | 313 | 323 |
| NH3生成量/(10-6mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 |
分析 (1)根据反应速率)=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算;
(2)根据图象知,平衡向正反应方向移动,10min时是连续的,三种气体物质的速率增加倍数相同,说明为使用催化剂;
(3)达到平衡状态时,物质的量不变,以此判断达到平衡的时间段,化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比;
(4)25分钟,NH3的物质的量突然减少,而H2、N2的物质的量不变,说明应是分离出NH3;平衡常数只受温度的影响,据此判断;
(5)由表中数据可知,升高温度,NH3生成量增大,说明平衡向正反应方向移动,结合反应方程式中各物质的聚集状态解答.
解答 解:(1)根据反应速率v(NH3)=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{(0.1-0)mol}{2L}}{10min}$=0.005mol/(L.min),
故答案为:0.005mol/(L.min);
(2)由图象可知各组分物质的量变化增加,且10min时变化是连续的,20min达平衡时,△n(N2)=0.025mol×4=0.1mol,
△n(H2)=0.025mol×12=0.3mol,△n(NH3)=0.025mol×8=0.2mol,物质的量变化之比等于化学计量数之比,三种气体物质的速率增加倍数相同,说明10min可能改变的条件是使用催化剂,缩小体积相当于增大压强,应该反应物的速率增加倍数大,降低温度,应该反应速率减小,增加NH3物质的量,逆反应速率增加的倍数大,故只有使用催化剂符合,故选A,
故答案为:A;
(3)由图象可以看出,当反应进行到时20-25min,各物质的量不变,说明反应达到平衡状态,化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,由图象可知,20min达平衡时,n(N2)=0.025mol×10=0.25mol,n(H2)=0.025mol×6=0.15mol,n(NH3)=0.025mol×12=0.3mol,所以所以其平衡常数K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2}){c}^{3}({H}_{2})}$=$\frac{(\frac{0.3mol}{2L})^{2}}{\frac{0.25mol}{2L}×(\frac{0.15mol}{2L})^{3}}$,
故答案为:20-25min,$\frac{(\frac{0.3mol}{2L})^{2}}{\frac{0.25mol}{2L}×(\frac{0.15mol}{2L})^{3}}$;
(4)①第25分钟,NH3的物质的量突然减少,而H2、N2的物质的量不变,说明应是分离出NH3;由图象可以看出,当反应进行到时35-40min,各物质的量不变,说明反应达到第二次平衡状态,平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变,所以抽去0.1mol氨,
故答案为:分离出0.1molNH3;
②平衡常数随温度变化,温度不变此时平衡常数K将不变;
故答案为:等于;
(5)由表中数据可知,升高温度,NH3生成量增大,说明平衡向正反应方向移动,则正反应应为吸热反应,a>0,由方程式可知反应生成气体的物质的量增多,则△S>0,
故答案为:>;>.
点评 本题考查热化学方程式的书写、反应热的计算、化学平衡的计算、平衡移动以及平衡状态的判断,注意对图象的分析,是高考中的常见题型,试题基础性强,题目难度中等.
(1)已知:
化学键 | C-H | C-C | C=C | H-H |
| 键能/kJ•molˉ1 | 412 | 348 | 612 | 436 |
(2)一定温度下,将a mol乙苯加入体积为V L的密闭容器中,发生上述反应,反应时间与容器内气体总压强的数据如下表.
| 时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
| 总压强/100kPa | 1.0 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.4 |
②计算此温度下该反应的平衡常数K$\frac{4a}{15V}$.
(3)实际生产时反应在常压下进行,且向乙苯蒸气中掺入水蒸气,利用热力学数据计算得到温度和投料比M对乙苯平衡转化率的影响可用右图表示.[M=n(H2O)/n(乙苯)]
①比较图中A、B两点对应的平衡常数大小:KA<KB
②图中投料比(M1、M2、M3)的大小顺序为M1>M2>M3.
③某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺--乙苯-二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯.保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸汽工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度;该工艺中还能够发生反应:CO2+H2=CO+H2O,CO2+C=2CO.新工艺的特点有①②③④(填编号).
①CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
②不用高温水蒸气,可降低能量消耗
③有利于减少积炭
④有利于CO2资源利用.
| A. | 此反应在任何温度下都能自发进行 | |
| B. | 此反应仅在低温下自发进行 | |
| C. | 此反应仅在高温下自发进行 | |
| D. | 此反应在任何温度下都不能自发进行 |
①用盐卤点豆腐 ②微波手术能大大减少病人出血量
③用明矾净水 ④江河入海口形成三角洲.
| A. | 只有①② | B. | 只有①②④有尽有 | C. | 只有①②③ | D. | 全部 |
| A. | 碳酸钙和盐酸反应 CO32-+2H+=H2O+CO2↑ | |
| B. | 向氢氧化钡溶液中加硫酸溶液 Ba2++SO42-=BaSO4↓ | |
| C. | 碳酸氢钙溶液与盐酸溶液反应 HCO3-+H+=H2O+CO2↑ | |
| D. | 向稀盐酸溶液中加铁粉 3Fe+6H+=2Fe3++3H2↑ |