题目内容

在一定温度下，将100mL氮氢混合气充入密闭恒压容器中，反应平衡时，维持温度不变，测得混合气的密度是反应前的1.25倍，平均相对分子质量为15.5，求平衡时N2的转化率为a(N2)?氮氢两种气体开始各多少毫升?

 

答案：
解析：

解：解法一：根据密闭容器中混合气的质量始终不变，求平衡时体积为多少毫升。

设起始密度d，平衡时混合气体体积V(mL)。

则100d=1.25dV，∴ V=80

（2）没起始N2为xmL，H2为ymL，N2反应为amL。

则  N2 + 3H2ƒ2NH3

    x    y      0

    a   3a    2a

  (x-a)  (y-3a)  2a

依题意，

∴ x=40，y=60，a=10，a(N2)=´100%=25%

解法二：根据同温同压，密闭容器内气体的密度与体积成反比，其实还是气体质量不变。因而解法一又可按下式列方程。

∴ x=40，y=60，a=10，a(N2)=25%

 


练习册系列答案
相关题目
随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫（SO2）排放量减少8%，氮氧化物（NOx）排放量减少10%．目前，消除大气污染有多种方法．
（1）处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx．已知：
CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ?mol-1
CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ?mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为
CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867kJ?mol-1
CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867kJ?mol-1
．
（2）降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生如下反应：
2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g）；△H＜0．
该反应的化学平衡常数表达式为K=
c(N2)?c2(CO2)
c2(CO)?c2(NO)
c(N2)?c2(CO2)
c2(CO)?c2(NO)
．若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，反应过程中各物质的浓度变化如图1所示．若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol，平衡将
不
不
移动（填“向左”、“向右”或“不”）．20min时，若改变反应条件，导致N2浓度发生如图1所示的变化，则改变的条件可能是
②
②
（填序号）．
①加入催化剂　  ②降低温度　  ③缩小容器体积　  ④增加CO2的量
（3）利用Fe2+、Fe3+的催化作用，常温下将SO2转化为SO42-而实现SO2的处理（总反应为2SO2+O2+2H2O═2H2SO4）．已知，含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O，则另一反应的离子方程式为
2Fe3++SO2+2H2 ═2Fe2++SO42-+4H+
2Fe3++SO2+2H2 ═2Fe2++SO42-+4H+
．
（4）肼（N2H4）用亚硝酸氧化可生成氮的另一种氢化物，该氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977．写出肼与亚硝酸反应的化学方程式
N2H4+HNO2═NH3+2H2O
N2H4+HNO2═NH3+2H2O
．
（5）如图2所示装置可用于制备N2O5，则N2O5在电解池的
阳极
阳极
（填“阳极”或“阴极”）区生成，其电极反应式为
N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+
N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+
．
高铁酸钾（K2FeO4）具有极高的氧化性，对环境无不良影响，被人们称为“绿色化学”试剂．某校化学兴趣小组对高铁酸钾进行了如下探究．
I、高铁酸钾制备：
①在一定温度下，将氯气通入KOH溶液中制得次氯酸钾溶液；②在剧烈搅拌条件下，将Fe（NO3）3 分批加入次氯酸钾溶液中，控制反应温度，以免次氯酸钾分解；③加 KOH至饱和，使K2FeO4 充分析出，再经纯化得产品．
（1）温度过高会导致次氯酸钾分解生成两种化合物，产物之一是氯酸钾（KClO3），此反应化学方程式是
3KClO=KClO3+2KCl
3KClO=KClO3+2KCl
．
（2）制备过程的主反应为（a、b、c、d、e、f为化学计量系数）：aFe （OH） 3+b ClO-+cOH-=d FeO42-+e Cl-+f H2O，则a：f=
2：5
2：5
．
II、探究高铁酸钾的某种性质：
实验1：将适量K2FeO4分别溶解于pH 为 4.74、7.00、11.50 的水溶液中，配得FeO42-浓度为 1.0mmol?L-1（1mmol?L-1=10-3mol?L-1）的试样，静置，考察不同初始 pH 的水溶液对K2FeO4某种性质的影响，结果见图1（注：800min后，三种溶液中高铁酸钾的浓度不再改变）．

实验2：将适量 K2FeO4 溶解于pH=4.74 的水溶液中，配制成FeO42-浓度为 1.0mmol?L-1 的试样，将试样分别置于 20℃、30℃、40℃和 60℃的恒温水浴中，考察不同温度对K2FeO4某种性质的影响，结果见图2．
（3）实验1的目的是
探究高铁酸钾在不同pH溶液中的稳定性（或与水反应的速率）
探究高铁酸钾在不同pH溶液中的稳定性（或与水反应的速率）
；
（4）实验2可得出的结论是
温度越高，高铁酸钾越不稳定（或温度越高，高铁酸钾与水反应的速率越快）
温度越高，高铁酸钾越不稳定（或温度越高，高铁酸钾与水反应的速率越快）
；
（5）高铁酸钾在水中的反应为4FeO42-+10H2O?4Fe（OH）3+8OH-+3O2↑．
由图1可知，800min时，pH=11.50的溶液中高铁酸钾最终浓度比pH=4.74的溶液中高，主要原因是
PH=11.50的溶液中OH-离子浓度大，使上述平衡向左移动
PH=11.50的溶液中OH-离子浓度大，使上述平衡向左移动
；
Ⅲ、用高铁酸钾作高能电池的电极材料：
Al-K2FeO4电池是一种高能电池（以氢氧化钾为电解质溶液），该电池放电时负极反应式是：
Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O
Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O
．
人工固氮是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程．据报道，常温、常压、光照条件下，N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应，生成的主要产物为NH3，相应的热化学方程式为：
N2（g）+3H2O（l）?2NH3（g）+
3
2
O2（g）△H=+765.0kJ/mol．
Ⅰ．请在如图所示的坐标中画出上述反应在有催化剂和无催化剂两种情况下反应体系中的能量变化示意图，并进行标注（包括△H）．

Ⅱ．目前工业合成氨的原理是：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-93.0kJ/mol．
回答下列问题：
（1）氢气的燃烧热△H=
-286.0
-286.0
kJ/mol．
（2）在恒温恒容密闭容器中进行的合成氨反应，下列能表示达到平衡状态的是
ac
ac
（填序号）．
a．混合气体的压强不再发生变化
b．混合气体的密度不再发生变化
c．反应容器中N2、NH3的物质的量的比值不再发生变化
d．单位时间内断开a个H-H键的同时形成3a个N-H键
e．三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比
（3）在恒温恒容的密闭容器中，合成氨反应的各物质浓度变化曲线如图所示．请回答下列问题：
①表示N2 的浓度变化的曲线是
C
C
（选填曲线代号“A”、“B”或“C”）．
②前25min 内，用H2 的浓度变化表示的化学反应平均速率是
0.12 mol?L-1?min-1
0.12 mol?L-1?min-1
．
③在25min 末反应刚好达到平衡，则该温度下反应的平衡常数K=
4
27
4
27
（计算结果可用分数表示）．
若升高温度，该反应的平衡常数值将
减小
减小
（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）在第25min 末，保持其它条件不变，若升高反应温度并设法保持该温度不变，在第35min末再次达到平衡．平衡移动过程中H2 浓度变化了1.5mol?L-1，请你在图中画出第25min～40min NH3浓度变化曲线．
（5）在一定温度下，将1mol N2和3mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应，达到平衡状态时，测得气体总物质的量为2.8mol．
①达平衡时，H2的转化率α1=
60%
60%
．
②在相同条件下，若起始时只将NH3置于该容器中，达到平衡状态时NH3的转化率为α2，当α1+α2=1时，则起始时n （NH3）=
2
2
mol．
（2011?烟台模拟）第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮．汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态．
（1）混合动力车的内燃机以汽油为燃料，汽油（以辛烷C8H18计）和氧气充分反应，每生成1mol水蒸气放热569.1kJ．则该反应的热化学方程式为
C8H18（l）+25/2O2（g）═8CO2（g）+9H2O（g），△H=5121.9kJ?mol-1
C8H18（l）+25/2O2（g）═8CO2（g）+9H2O（g），△H=5121.9kJ?mol-1
．
（2）混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属（以M表示）为负极，碱液（主要为KOH）为电解质溶液．镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式为：H2+2NiOOH
放电
充电
 2Ni（OH）2
根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH
增大
增大
（填“增大”、“减小”或“不变”），该电极的电极反应式为
NiOOH+H2O+e-=Ni（OH）2+OH-
NiOOH+H2O+e-=Ni（OH）2+OH-
．
（3）汽车尾气的主要成分是一氧化碳和氮氧化物，治理尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生如下反应：2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g）；△H＜0．
若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，反应过程中各物质的浓度变化如图所示．则从开始到达到平衡状态的过程中，平均反应速率v（CO2）=
0.027mol?L-1?min-1
0.027mol?L-1?min-1
（结果保留两位有效数字）．
若保持温度不变，20min时向容器中充入CO、N2各0.6mol，平衡将
不
不
移动（填“向左”、“向右”或“不”）． 20min时，若改变反应条件，导致N2浓度发生如图所示的变化，则改变的条件可能是
b
b
（填字母）．
①加入催化剂　    　②降低温度
③缩小容器体积      ④增加CO2的物质的量
A．只有①B．只有②C．只有③D．只有④
（2012?天津模拟）为改善大气质量，国家拟于“十二五”期间，力争将CO2变为燃料或有机化学产品的构想变为现实，将二氧化硫（SO2）排放量减少8%，氮氧化物（NOx）排放量减少10%．
I．一种将CO2变为燃料或有机化学产品的构想分成3个步骤：
①利用浓碳酸钾溶液吸收空气中的CO2；
②将第①步吸收液电解产生H2和O2，同时分离出CO2；
③将第②步产生的H2（g）和CO2（g）在一定条件下转化成CH4（g）和H2O（l）．
已知：H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（l）△H1=-285.8kJ/mol
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H2=-889.6kJ/mol
写出第③步反应的热化学方程式为
CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（l）△H=-253.6kJ/mol
CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（l）△H=-253.6kJ/mol
．
II．目前，消除大气污染有多种方法．
（1）处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx．写出甲烷直接将NO2还原得到无污染的产物的化学方程式
CH4+2NO2═N2+CO2+2H2O
CH4+2NO2═N2+CO2+2H2O
．
（2）降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化 转化器，发生如下反应：
2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g）；△H＜0．
该反应的化学平衡常数表达式为K=
c(N2)c2(CO2)
c2(NO)c2(CO)
c(N2)c2(CO2)
c2(NO)c2(CO)
．
在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，反应过程中各物质的浓度变化如图1所示．

若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol，平衡将
不
不
移动（填“向左”、“向右”或“不”）．
若20min时改变反应条件，导致N2浓度发生如图1所示的变化，则改变的条件可能是
②
②
（填序号）．
①加入催化剂　  ②降低温度　  ③缩小容器体积　  ④增加CO2的量
（3）最近，某科研单位研制成功一种处理SO2的方法：利用电化学原理将发电厂产生的大量SO2制成硫酸，装置如图2，其电池反应方程式为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，该电池电动势为1.06V．实际过程中，将SO2通入电池的
负
负
极（填“正”或“负”），负极反应式为
SO2-2e-+2H2O=4H++SO42-
SO2-2e-+2H2O=4H++SO42-
．用这种方法处理SO2废气的优点是可回收大量有效能，副产品为H2SO4，减少环境污染．

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