题目内容
【题目】氨作为重要化工原料,被大量应用于工业生产。氨在不同催化剂条件下可发生下列两个反应:
反应I:4NH3(g) +5O2(g)
4NO(g) +6H2O(g) △H=-905.0 kJ·molˉ1
反应 II:4NH3(g)+3O2(g)
2N2(g) +6H2O(g) △H=-1266.6kJ·molˉ1
(1)写出NO分解生成N2与O2的热化学方程式:___________________________。
(2)反应I在容积固定的密闭容器中进行,容器内部分物质的物质的量浓度如下表:
时间 浓度 | c(NH3)/mol/Ll | c((O2)/mol/L | c(NO)/ mol/L |
第 0 min | 0.8 | 1.6 | 0 |
第 2 min | 0.3 | 0.975 | 0.5 |
第 3 niin | 0.3 | 0.975 | 0.5 |
第4 min | 0.7 | 1.475 | 0.1 |
①反应从开始到第2min时,v(H2O)=__________________。
②在第3min时,改变的反应条件可能是_________(填选项字母)。
A.使用催化剂 B.臧小压强 C.升高温度 D.增加O2的浓度
③该反应达到平衡状态的标志是___________(填选项字母)。
A.在恒温恒容的容器中,混合气体的密度不再变化
B.单位时间内消耗nmolNO的同时消耗nmolNH3
C.百分含量w(NH3)=w(NO)
D.反应速率v(NH3):v(O2):v(NO):v(H2O)=4:5:4:6
(3)①若在容积为2L的密闭容器中充入8molNH3(g)和6molO2(g),发生反应II。保持其他条件不变,在相同时间内测得c(N2)与温度的关系如图所示。则T1℃下,NH3的平衡转化率为___。
②图中a、c两点对应的容器内部压强Pa____Pc(填“>”、“<”或“=”)
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(4)氨气可用于生成硝酸铵化肥。25℃时,已知NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5,则硝酸铵在此温度下发生水解反应的平衡常数Kh=___________。
【答案】 2NO(g)
N2(g)+O2(g) △H=-180.8kJ/mol 0.375mol/(L·min) C B 60% > (5/9)×10-9(或5.6×10-10)
【解析】(1)已知:反应I:4NH3(g) +5O2(g)
4NO(g) +6H2O(g) △H=-905.0 kJ·molˉ1,反应 II : 4NH3(g)+3O2(g)
2N2(g) +6H2O(g) △H=-1266.6kJ·molˉ1,根据盖斯定律可知( II-I)÷2可得2NO(g) =O2+N2(g) ,△H=[(-1266.6 kJ·mol-1)-(-905.0 kJ·mol-1)]÷2 = △H= -180.8 kJ·mol-1,NO分解生成N2与O2的热化学方程式为2NO(g)
N2(g) +O2(g) △H= -180.8 kJ·mol-1;(2) ①反应从开始到第2min时,v(H2O)=
v(NO)=
0.375mol/(L·min);②在第3min后到4min,根据数据可知反应按比例向逆方向移动,因为该反应为气体体积增大的放热反应,故A.使用催化剂不能使平衡移动,选项A不选;B.臧小压强平衡向气体体积增大的正反应方向移动,不符合,选项B不选;C.升高温度平衡向吸热反应的逆方向移动,不符合,选项C不选;D.增加O2的浓度平衡向正反应方向移动,不符合,选项D不选。答案选C;③A、混合气体的密度不再改变的状态 ,恒容条件下,气体的总质量不变,则混合气体的密度一直不变,不能作为达到平衡状态的标志,选项A错误;B、单位时间内消耗nmolNO的同时消耗nmolNH3,符合正逆反应速率相等,可作为达到平衡状态的标志,选项B正确;C、用百分含量w(NH3)=w(NO) 不一定是平衡状态,所以不能作为达到平衡状态的标志,选项C错误;D、用NH3、O2、NO、H2O的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为4:5:4:6的状态,不一定是平衡状态,所以不能作为达到平衡状态的标志,选项D错误;答案选B;(3)①T1℃下,c(N2)=1.2mol/L,则生成的氮气为1.2mol/L
2L=2.4mol,根据反应4NH3(g)+3O2(g)
2N2(g) +6H2O(g)可知消耗的氨气为4.8mol,故转化率为
;②c点温度较高平衡逆向移动,气体的总物质的量减少,压强减小,故图中a、c两点对应的容器内部压强Pa>Pc;(4) 25℃时,已知NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5,则NH4++H2O
NH3·H2O+H+,Kh=![]()
【题目】在恒容密闭容器中通入A、B两种气体,在一定条件下发生反应:
2A(g)+B(g)
2C(g) ΔH>0。
达到平衡后,改变一个条件(x),下列量(y)一定符合图中曲线的是( )
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选项 | x | y |
A | 再通入A | B的转化率 |
B | 加入催化剂 | A的体积分数 |
C | 压强 | 混合气体的总物质的量 |
D | 温度 | 混合气体的总物质的量 |
【题目】铬铁矿主要成分为FeO、Cr2O3,含有SiO2、Al2O3等杂质。工业上用铬铁矿制备红矾钠晶体(Na2Cr2O7)的流程如图所示:
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(1)步骤①的主要反应为FeO·Cr2O3+O2+NaOH
Na2CrO4+NaFeO2+H2O,该反应配平后FeO·Cr2O3与O2的系数比为___________。该步骤是在坩埚中进行煅烧,可用此坩埚材料的是______________(填标号)。
A.铁 B.氧化铝 C.石英 D.陶瓷
(2)步聚①煅烧反应极慢,需要升温至NaOH呈熔融状态,反应速率才加快,其原因是____________________________________________________。
(3)步骤②中NaFeO2会强烈水解生成氢氧化铁沉淀,反应的化学方程式为________________。
(4)将五份滤液1分别在130℃蒸发1小时,各自冷却到不同温度下结晶,保温过滤,所得实验数据如下表。根据数据分析,步骤③的最佳结晶温度为___________℃。
结晶温度/℃ | Na2CrO4粗晶中各物质含量/% | |||
Na2CrO4 4H2O | NaOH | NaAlO2 | Na2SiO3 | |
30 | 52.45 | 29.79 | 8.69 | 12.21 |
40 | 68.81 | 20. 49 | 8.46 | 10.84 |
50 | 60.26 | 27. 96 | 10.36 | 9.32 |
60 | 50.74 | 29.66 | 10.40 | 12.25 |
70 | 46.77 | 33.06 | 8.10 | 6.48 |
(5)步骤④中滤渣3的成分是_____________(写化学式)。
(6)若该流程中铬元素完全转化为红矾钠晶体,则该铬铁矿中铬元素的质量分数为____________(用含m1、m2的代数式表示)。