已知:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol,这是目前普遍使用的人工固氮的方法。请回答下列问题:
(1)450℃时,往一个2L的密闭容器中充入2. 6mol H2和1mol N2, 反应过程中对NH3的浓度进行检测,得到的数据如下表所示:
| 时间/min | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
| c(NH3)/mol·L—1 | 0.08 | 0.14 | 0.18 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是__________(填序号字母)
A.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2
B.v(N2)正=3v(H2)逆 C.容器内压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变 E.容器内混合气体的平均分子量不变
③若改变某一条件,达新平衡时n(H2)="1.60mol" ,下列说法正确的是_____________。
A.平衡一定正向移动 B.可能是向容器中加入了一定量的H2气体
C.可能是降低了容器的温度 D.可能是缩小了容器的体积
(2)450℃时,在另一密闭容器中进行上述合成氨的反应,各物质的起始浓度和平衡浓度如下表所示:
| | N2 | H2 | NH3 |
| 起始浓度(mol/L) | 0.2 | 0.3 | 0.2 |
| 平衡浓度(mol/L) | a | b | c |
①各物质的平衡浓度可能是_______________.
A.c="0.5mol/L " B.b="0.5mol/L " C.c="0.4mol/L " D.a=0.3mol/L
②a的取值范围是:_______________.
③请用数学表达式表示下列量之间的关系:
(I)a与b的关系:_______________。
(Ⅱ)a、b、c的关系:_______________。
(3) 根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水可发生下列反应:2N2(g)+6H2O(l)
(已知:H2的燃烧热为285.8 kJ/mol)
尿素(H2NCONH2)是一种非常重要的高氮化肥,工业上合成尿素的反应如下:
2NH3(l)+CO2(g)
H2O(l)+H2NCONH2 (l) △H=-103.7 kJ·mol-1
试回答下列问题:
⑴下列措施中有利于提高尿素的产率的是___________。
A.采用高温 B.采用高压 C.寻找更高效的催化剂
⑵合成尿素的反应在进行时分为如下两步:
第一步:2NH3(l)+CO2(g)
H2NCOONH4(氨基甲酸铵) (l) △H1
第二步:H2NCOONH4(l)
H2O(l)+H2NCONH2(l) △H2![]()
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol
图Ⅰ 图Ⅱ
①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第 ▲ 步反应决定,总反应进行到 ▲ mi
②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量如图所示,则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)= ▲ 。
③第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上右图Ⅱ所示,则△H2 ▲ 0(填“>”“<”或“=”)
以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高,为控制砷的排放,采用化学沉降法处理含砷废水,相关数据如下表。
| 难溶物 | Ksp |
| Ca3(AsO4)2 | 6.8× |
| AlAsO4 | 1.6×1 |
| FeAsO4 | 5.7×10-21 |
| 污染物 | H2SO4 | As |
| 浓度 | 28.42 g/L | 1.6 g·L-1 |
| 排放标准 | pH 6~9 | 0.5 mg·L-1 |
回答以下问题:
⑴该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c(H2SO4)= ▲ mol·L-1。
⑵写出难溶物Ca3(AsO4)2的Ksp表达式:Ksp[Ca3(AsO4)2]= ▲ ,若混合溶液中Al3+、Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol·L-1,c(AsO43-)的最大是 ▲ mol·L-1。
⑶工厂排放出的酸性废水中的三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸),写出该反应的离子方程式 ▲ 。
⑷在处理含砷废水时采用分段式,先向废水中投入生石灰调节pH到2,再投入生石灰将pH调节到8左右使五价砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。
①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为 ▲ ;
②Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀的原因为 ▲ 。