题目内容

合成氨是重要的化学工业,为了研究合成氨的反应原理,在一密闭容器内充入1 mol N2和2 mol H2,在一定条件下,使之发生如下反应:N2+3H  2NH3

Ⅰ:若维持温度不变,且密闭容器的容积固定为1 L。

(1) 当此反应经过2 min达到平衡状态时,测得反应混合物中NH3的物质的量为0.2 moL,则H2在2 min内的平均反应速率为__________________。

(2)如果开始时,向该容器内加入0.5 moL N2 ,要使反应混合物中三种气体的物质的量分数仍与上述平衡时的完全相同,则还必须加入H2 _______mol和NH3 _______mol。

(3)如果开始时加入N2、H2、NH3的物质的量分别为a mol 、b mol 、c mol ,要使反应达到平衡状态时,反应混合物中三种气体的物质的量分数仍与(1)平衡时完全相同,则a、b、c应满足的一般条件是(a、b分别用含c的方程式表示)                  。

Ⅱ:若温度维持不变,体系压强维持与Ⅰ相同,密闭容器的容积由1 L随反应进行而改变。

(4)开始时加入1 mol N2和2 mol H2,经过一段时间,容器中三种气体的物质的量分数不再发生变化时,则NH3的物质的量为__________(选填一个编号)

(甲)大于0.2 mol     (乙)等于0.2 mol

(丙)小于0.2 mol     (丁)可能大于、等于或小于0.2mol

作出此判断的理由是__________________________________________。

 

【答案】

 

(1)0.15 mol·L-1·min-1 (2分) 

(2) 0.5  1.0 (4分) 

(3)a +c=1  b+ c=2 (3分)

(4)甲   温度不变时,随反应的进行,容器体积减小,体系压强比平衡(1)时增大,平衡向正反应方向移动 (4分)

【解析】略

 

练习册系列答案
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合成氨工业及硝酸工业对工、农生产和国防都有重要意义。请回答:
(1)以N2和H2为原料合成氨气。已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H= -92.4 kJ/mol,
①合成氨工业中采取的下列措施可以用勒夏特列原理解释的是(填选项序号)_______。  
a.用铁触媒加快化学反应速率            
b.采用较高压强(20 MPa~50 MPa)
c.将原料气中的少量CO等气体净化除去  
d.将生成的氨液化并及时从体系中分离出来
②一定温度下,在密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2并发生反应。
a.若容器容积恒定,达到平衡时气体的压强为原来的7/8,N2的转化率为а1,此时,反应放热为_________kJ;
b.若容积为4L,当进行到第4分钟时达到平衡,生成NH3为1.0 mol,则从开始到达平衡时NH3的平均速率v(NH3)=_________。
c.若容器压强恒定,则达到平衡时,容器中N2的转化率为а2,则а2_______а1(填“>、<或=”)。
(2)以氨气、空气为主要原料制硝酸。
①NH3被氧气催化氧化生成NO的反应的化学方程式是______________________。
②硝酸厂常用如下2种方法处理尾气。
a.催化还原法:催化剂存在时用H2将NO2还原为N2
已知:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ/mol                  
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+67.7kJ/mol
则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式是___________________。
b.碱液吸收法:用Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2。若每9.2gNO2和Na2CO3溶液反应时转移电子数为0.1mol,则反应的离子方程式是_______________。
(3)随着对合成氨研究的发展,希腊科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质,用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极,实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨(装置如图)。钯电极A是电解池的_______极(填“阳”或“阴”),该极上的电极反应式是__________________ 。

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