(12分)氨是氮循环过程中的重要物质,氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。
(1)根据图1提供的信息,写出该反应的热化学方程式 ,
在图1中曲线 (填“a” 或“b”)表示加入铁触媒的能量变化曲线。![]()
图1 图2
(2)在恒容容器中,下列描述中能说明上述反应已达平衡的是
A.3v(H2)正=2v(NH3)逆 B.单位时间内生成nmol N2的同时生成2nmolNH3
C.混合气体的密度不再改变 D.容器内压强不随时间的变化而变化
(3)一定温度下,向2L密闭容器中充入1molN2和3molH2,保持体积不变,0.5min后达到平衡,测得容器中有0.4mol NH3,则平均反应速率v(N2)= ,该温度下的平衡常数K= 。若升高温度,K值变化 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)为了寻找合成NH3的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
| 实验编号 | T(℃) | n (N2)/n(H2) | P(MPa) |
| ⅰ | 450 | 1/3 | 1 |
| ⅱ | _ | _ | 10 |
| ⅲ | 480 | _ | 10 |
B.根据反应N2+ 3H2
2NH3的特点,在给出的坐标图2中,画出其在1MPa和10MPa条件下H2的转化率随温度变化的趋势曲线示意图,并标明各条曲线的压强。 (12分)下列三个反应在某密闭容器中进行:
反应① Fe(s)+CO2(g)
FeO(s)+CO(g) △H1=" a" kJ·mol-1
反应② 2CO(g)+O2(g)
2CO2(g) △H2=" b" kJ·mol-1
反应③ 2Fe(s)+O2(g)
2FeO(s) △H3
(1)则△H3= (用含a、b的代数式表示)
(2)已知500℃时反应①的平衡常数K=1.0,在此温度下2L密闭容器中进行反应①,Fe和CO2的起始量均为2.0mol,达到平衡时CO2的转化率为
(3)将上述平衡体系升温至700℃,再次达到平衡时体系中CO的浓度是CO2浓度的两倍,则
a 0(填“>”、“<”或“=”)。为了加快化学反应速率且使体系中CO的物质的量增加,其它条件不变时,可以采取的措施有 (填序号)。
| A.缩小反应器体积 | B.再通入CO2 |
| C.升高温度 | D.使用合适的催化剂 |
(5)在25℃下,将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合,反应后溶液中c(NH4+)=c(Cl-),则溶液显___________性(填“酸”“碱”或“中”), 可推断a 0.01(填大于、等于或小于)。
(12分)氨在国民经济中占有重要地位。
(1)合成氨工业中,合成塔中每产生2 mol NH3,放出92.2 kJ热量。
①工业合成氨的热化学方程式是_______。
②若起始时向容器内放入2 mol N2和6 mol H2,达平衡后放出的热量为Q,则Q(填“>”、“<”或“=”)_______184.4 kJ。
③已知:![]()
1 mol N-H键断裂吸收的能量约等于_______kJ。
(2)工业生产尿素的原理是以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2],反应的化学方程式为2NH3 (g)+ CO2 (g)
CO(NH2)2 (l) + H2O (l),该反应的平衡常数和温度关系如下:
| T / ℃ | 165 | 175 | 185 | 195 |
| K | 111.9 | 74.1 | 50.6 | 34.8 |
②在一定温度和压强下,若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比(氨碳比)
③上图中的B点处,NH3的平衡转化率为_______。
(8分)(1)20世纪30年代,Eyring和Pzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。如图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图,说明这个反应是 (填“吸热”或“放热”)反应,NO2和CO的总能量 (填“>”、“<”或“=”)CO2和NO的总能量。![]()
(2)在某体积为2L的密闭容器中充入0.5mol NO2和1mol CO,在一定条件下发生反应:
NO2+CO
CO2+NO,2 min时,测得容器中NO的物质的量为0.2 mol ,则:
①该段时间内,用CO2表示的平均反应速为 。
②假设此反应在5 min时达到平衡,则此时容器内气体的总物质的量为 。
③下列事实能够说明上述反应在该条件下已经达到化学平衡状态的是
| A.容器内气体的质量保持变 | B.NO2的物质的量浓度不再改变 |
| C.容器内气体的平均相对分子质量不变 | D.NO2的消耗速率与CO2的消耗速率相等 |