题目内容
17.在2L密闭容器中进行反应:mX(g)+nY(g)?pZ(g)+qQ(g),式中m、n、p、q为化学计量数.在0~3min内,各物质物质的量的变化如下表所示:| 物质 时间 | X | Y | Z | Q |
| 起始/mol | 0.7 | 1 | ||
| 2min末/mol | 0.8 | 2.7 | 0.8 | 2.7 |
| 3min末/mol | 0.8 |
(1)试确定以下物质的相关量:起始时n(Y)=2.3mol,平衡常数K=0.3(保留一位有效数字).
(2)写出反应的化学方程式X(g)+4Y(g)?2Z(g)+3Q(g).
(3)用Z表示2min内的反应速率0.05mol/(L.min).
(4)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义.有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可通过间接的方法测定.现根据下列3个热化学反应方程式:
Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe(s)+3CO2(g)△H=-24.8kJ/mol
3Fe2O3(s)+CO(g)═2Fe3O4(s)+CO2(g)△H=-47.2kJ/mol
Fe3O4(s)+CO(g)═3FeO(s)+CO2(g)△H=+640.5kJ/mol
写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式:CO(g)+FeO(s)═Fe(s)+CO2(g)△H=-218.0kJ/mol.
分析 2min内v(Q)=0.075mol/(L•min),则2min内△n(Q)=0.075mol/(L•min)×2min×2L=0.3mol,
2min内△n(X)=0.8mol-0.7mol=0.1mol,2min内△n(Z)=1mol-0.8mol=0.2mol,
根据反应速率v(Z):v(Y)=1:2可知,2min内△n(Y)=2△n(Z)=0.4mol,
则m:n:p:q=△n(X):△n(Y):△n(Z):△n(Q)=0.1mol:0.4mol:0.2mol:0.3mol=1:4:2:3,反应的化学方程式为:X(g)+4Y(g)?2Z(g)+3Q(g),
(1)X物质的量增大、Z的物质的量减小,反应逆向进行建立平衡,Y起始物质的量=2min时Y物质的量-2min内△n(Y);
2min、3min末是Z均为0.8mol,故2min末到达平衡状态,反应前后气体体积不变,用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}(Z)×{c}^{3}(Q)}{c(X)×{c}^{4}(Y)}$计算;
(2)由上述分析,可知反应方程式为:X(g)+4Y(g)?2Z(g)+3Q(g);
(3)根据v=$\frac{△c}{△t}$计算2min内Z表示反应速率;
(4)已知:①Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe(s)+3CO2(g)△H=-24.8kJ/mol
②3Fe2O3(s)+CO(g)═2Fe3O4(s)+CO2(g)△H=-47.2kJ/mol
③Fe3O4(s)+CO(g)═3FeO(s)+CO2(g)△H=+640.5kJ/mol
根据盖斯定律,(①×3-②-③×2)÷6可得:CO(g)+FeO(s)═Fe(s)+CO2(g).
解答 解:2min内v(Q)=0.075mol/(L•min),则2min内△n(Q)=0.075mol/(L•min)×2min×2L=0.3mol,
2min内△n(X)=0.8mol-0.7mol=0.1mol,2min内△n(Z)=1mol-0.8mol=0.2mol,
根据反应速率v(Z):v(Y)=1:2可知,2min内△n(Y)=2△n(Z)=0.4mol,
则m:n:p:q=△n(X):△n(Y):△n(Z):△n(Q)=0.1mol:0.4mol:0.2mol:0.3mol=1:4:2:3,反应的化学方程式为:X(g)+4Y(g)?2Z(g)+3Q(g),
(1)X物质的量增大、Z的物质的量减小,反应逆向进行建立平衡,Y起始物质的量=2.7mol-0.4mol=2.3mol,
2min、3min末是Z均为0.8mol,故2min末到达平衡状态,反应前后气体体积不变,用物质的量代替浓度计算平衡常数,则K=$\frac{{c}^{2}(Z)×{c}^{3}(Q)}{c(X)×{c}^{4}(Y)}$=$\frac{0.{8}^{2}×2.{7}^{3}}{0.8×2.{7}^{4}}$=0.3,
故答案为:2.3mol;0.3;
(2)由上述分析,可知反应方程式为:X(g)+4Y(g)?2Z(g)+3Q(g),
故答案为:X(g)+4Y(g)?2Z(g)+3Q(g);
(3)2min内Z表示反应速率为$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{2min}$=0.05mol/(L.min),
故答案为:0.05mol/(L.min);
(4)已知:①Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe(s)+3CO2(g)△H=-24.8kJ/mol
②3Fe2O3(s)+CO(g)═2Fe3O4(s)+CO2(g)△H=-47.2kJ/mol
③Fe3O4(s)+CO(g)═3FeO(s)+CO2(g)△H=+640.5kJ/mol
根据盖斯定律,(①×3-②-③×2)÷6可得:CO(g)+FeO(s)═Fe(s)+CO2(g)△H=-218.0kJ/mol,
故答案为:CO(g)+FeO(s)═Fe(s)+CO2(g)△H=-218.0kJ/mol.
点评 本题考查化学平衡计算、反应速率计算、平衡常数计算、盖斯定律应用,关键是确定反应方程式,难度中等.
| A. | 阿伏加德罗常数的数值与12g 12C所含的碳原子数相等 | |
| B. | 在0.5mol Na2SO4 中,含有的Na+ 数约是6.02×1023 | |
| C. | 等物质的量的O2 与O3,所含氧原子数相等 | |
| D. | 摩尔是物质的量的单位 |
| T/℃ | 30 | 40 | 50 | 60 |
| NH3生成量/10-6 mol | 4.8 | 5.9 | 6.0 | 6.1 |
回答下列问题:
(1)请画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化的示意图,并进行必要标注.
(2)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比,该方法固氮反应速率慢.请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议:升高温度,增大反应物N2的浓度,不断移出生成物脱离反应体系.
(3)工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)高温、高压催化剂
2NH3(g).设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol N2(g)和1.60mol H2(g),反应在一定条件下达到平衡时,NH3的物质的量分数为$\frac{4}{7}$.
①该条件下N2的平衡转化率为66.7%
②该条件下反应2NH3(g)高温、高压催化剂N2(g)+3H2(g)的平衡常数为0.005.
| A. | 1904年,道尔顿提出了一个被称为“葡萄干面包式”的原子结构模型 | |
| B. | 在化学反应过程中,原子最外层电子数不发生变化,但原子核可能会发生变化 | |
| C. | 在活泼金属与活泼非金属的反应中,金属元素的原子得到电子,表现为负化合价 | |
| D. | 原子不带电,原子的质量主要集中在原子核上 |
| A. | 常温常压下,18 g 2H2O含有的原子总数目为3NA | |
| B. | 常温常压下,22.4 L Cl2中含有的分子数为NA | |
| C. | 1 mol Na在O2中完全燃烧转移的电子数目为NA | |
| D. | 1 mol•L-1KHSO4溶液中含有的钾离子数目为NA |