摘要:5]在一个不传热的固定容积的密闭容器中.可逆反应N2(气) 不再发生变化④混合气体的密度不变⑤体系的温度不再发 H-H断键反应同时2molN-H也断键反应 A.①②③⑤⑥ B.②③④⑤⑥ C.②③⑤⑥ D.②③④⑥⑦ [答案] B [解析]达到化学平衡状态的标志是平衡理论里一个重要的基本概念.当外界条件一定时.若正反应速率等于逆反应速率.反应混合物中各物质的百分组成不变.化学反应达到平衡状态.我们不仅要了解概念的定义.而且还应了解其表现的多样性和其实质.误选A的原因是将化学反应速率和化学平衡中的正.逆反应速率混为一谈.教材中给反应速率下了如下定义:通常用单位时间内反应物的浓度减小或生成物的浓度增大来表示.这仅表示是正反应速率.另由化学反应中各物质的变化量与反应方程式的系数成比例.推导出:在化学反应中各物质的反应速率与方程式的系数成正比.即①所示.也只能表示正反应速率.而不能表示正.逆反应速率之间的关系.⑥说明:N2减少的速率和NH3减少的速率与方程式的系数成正比.如单位时间内1mol·L-1的氮气参加反应.生成2mol·L-1的氨.同时2mol·L-1的氨气也参加反应生成1mol·L-1的氮气.正.逆反应速率相等.应为平衡的标志. 误选D的原因是疏忽大意较多.忽略了每mol氨分子含有3molN-H键.单位时间内3molH-H断键反应同时6molN-H也断键反应才能表示正.逆反应速率相等. 误选C是认为④不是达到平衡的标志.其原因是思维定势和综合应用能力较弱.物质的密度等于其质量除以体积.对于固体或液体来说.由于其体积随温度或压强变化不大.因此一般不考虑随状态的变化.但气体体积是状态的函数.随状态变化而由较大的变化.如果不是在相同状态下比较密度.就失去其意义.该反应是气体总体积减少的放热反应.反应又在一个不传热的固定容积的密闭容器中进行.混合气体的密度变化一定存在.换算较为复杂.是否可从混合气体的平均摩尔质量入手.而气体的密度之比又等于其摩尔质量之比.问题就变为简单.本反应的气体总质量不变(反应物和生成物皆为气体).混合气体的物质的量减小.平均摩尔质量增大.密度增大.密度不变应视为达到平衡的标志. [状元纠错]总之对达到化学平衡状态的标志描述是多方面的:从微观上分析.单位时间内形成化学键的键数.得失电子数--等都可以表示反应速率,从宏观上分析.各物质的浓度.体系内物质的颜色.体系的压强.体系的温度.混合气体的平均摩尔质量--等都可以反映出各物质的百分组成变化.在表示反应速率时.一定是表示正反应速率和逆反应速率相等.在讨论百分组成变化时.要注意观察方向.如气体的颜色,适用的范围.如从压强.混合气体的平均摩尔质量上判断.仅适用于反应前后气体的物质的量不等的反应.

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(12分)自然界里氮的固定途径之一是在闪电的作用下,N2与O2反应生成NO。

(1)在不同温度下,反应N2(g)+O2(g)2NO(g)  △H=a kJ·mol-1的平衡常数K如下表:

温度/℃

1538

1760

2404

平衡常数K

0、86×10-4

2、6×10-4

64×10-4

①该反应的△H    0(填“>”、“=”或“<”)。

②其他条件相同时,在上述三个温度下分别发生该反应。1538℃时,N2的转化率随时间变化如图所示,

请补充完成1760℃时N2的转化率随时间变化的示意图。

(2)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道:在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH3。相应的热化学方程式如下:

2N2(g)+6H2O(1) =4NH3(g)+3O2(g)    △H=+1530kJ·mol-1

     则氨催化氧化反应4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(1) 的反应热△H=         。 

     (用含a的代数式表示)

(3)最近一些科学家研究采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实现氮的固定——氨的电解法合成,大大提高了氮气和氢气的转化率。总反应式为:N2+3H22NH3。则在电解法合成氨的过程中,应将H2不断地通入    极(填“正”、“负”、 “阴” 或“阳”);在另一电极通入N2,该电极反应式为                                                                            。

(4)合成氨的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  △H =-92、4 kJ·mol-1,一定条件下的密闭容器中,该反应达到平衡,要提高N2的转化率,可以采取的措施是__________(填字母代号)。

a、升高温度       b、加入催化剂     c、增加H2的浓度

       d、增加N2的浓度  e、分离出NH3           

(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)。

 

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(12分)自然界里氮的固定途径之一是在闪电的作用下,N2与O2反应生成NO。

(1)在不同温度下,反应N2(g)+O2(g)2NO(g)  △H=a kJ·mol-1的平衡常数K如下表:

温度/℃

1538

1760

2404

平衡常数K

0、86×10-4

2、6×10-4

64×10-4

①该反应的△H    0(填“>”、“=”或“<”)。

②其他条件相同时,在上述三个温度下分别发生该反应。1538℃时,N2的转化率随时间变化如图所示,

请补充完成1760℃时N2的转化率随时间变化的示意图。

(2)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道:在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH3。相应的热化学方程式如下:

2N2(g)+6H2O(1) =4NH3(g)+3O2(g)    △H=+1530kJ·mol-1

     则氨催化氧化反应4NH3(g)+5O2(g) =4NO(g)+6H2O(1) 的反应热△H=          。 

     (用含a的代数式表示)

(3)最近一些科学家研究采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实现氮的固定——氨的电解法合成,大大提高了氮气和氢气的转化率。总反应式为:N2+3H22NH3。则在电解法合成氨的过程中,应将H2不断地通入     极(填“正”、“负”、 “阴” 或“阳”);在另一电极通入N2,该电极反应式为                                                                            。

(4)合成氨的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  △H = -92、4 kJ·mol-1,一定条件下的密闭容器中,该反应达到平衡,要提高N2的转化率,可以采取的措施是__________(填字母代号)。

a、升高温度        b、加入催化剂     c、增加H2的浓度

       d、增加N2的浓度   e、分离出NH3           

(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)。

 

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自然界里氮的固定途径之一是在闪电的作用下,N2与O2反应生成NO.

(1)在不同温度下,反应N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=a kJ·mol-1的平衡常数K如下表:

①该反应的ΔH________0(填“>”、“=”或“<”).

②其他条件相同时,在上述三个温度下分别发生该反应.1538℃时,N2的转化率随时间变化如图所示,请补充完成1760℃时N2的转化率随时间变化的示意图.

(2)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法.曾有实验报道:在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH3.相应的热化学方程式如下:

2N2(g)+6H2O(1)=4NH3(g)+3O2(g) ΔH=+1530kJ·mol-1

则氨催化氧化反应4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(1)的反应热ΔH=________.(用含a的代数式表示)

(3)最近一些科学家研究采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实现氮的固定——氨的电解法合成,大大提高了氮气和氢气的转化率.总反应式为:N2+3H22NH3.则在电解法合成氨的过程中,应将H2不断地通入________极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”);在另一电极通入N2,该电极反应式为________.

(4)合成氨的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92、4 kJ·mol-1,一定条件下的密闭容器中,该反应达到平衡,要提高N2的转化率,可以采取的措施是________(填字母代号).

a、升高温度

b、加入催化剂

c、增加H2的浓度

d、增加N2的浓度

e、分离出NH3

(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).

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我国是个钢铁大国,钢铁产量为世界第一,高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法。

I.已知反应 Fe2O3(s)+ CO(g) Fe(s)+ CO2(g) ΔH=-23.5 kJ·mol-1,该反应在

1000℃的平衡常数等于4。在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1. 0mol,反应经过l0min后达到平衡。

(1)CO的平衡转化率=____________

(2)欲提高CO的平衡转化率,促进Fe2O3的转化,可采取的措施是________

a.提高反应温度

b.增大反应体系的压强

c.选取合适的催化剂

d.及时吸收或移出部分CO2

e.粉碎矿石,使其与平衡混合气体充分接触

Ⅱ.高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收,使其在一定条件下和H2反应制备甲醇:

CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)。请根据图示回答下列问题:

 

(1)从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)=________

(2)若在温度和容器相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡吋的有关数据如下表:

容器

反应物投入的量

反应物的

转化率

CH3OH的浓度

能量变化

(Q1、Q2、Q3均大于0)

甲

1mol CO和2mol H2

α1

c1

放出Q1kJ热量

乙

1mol CH3OH

α2

c2

吸收Q2kJ热量

丙

2mol CO和4mol H2

α3

c3

放出Q3kJ热量

 

则下列关系正确的是________

A.c1=c2????? B.2Q1=Q3??? C.2α1=α3?????? D.α1+α2 =1

E.该反应若生成1mol CH3OH,则放出(Q1+Q2)kJ热量

Ⅲ.以甲烷为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池,目前得到广泛的研究,如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题:

(1)B极上的电极反应式为????????????????????????????????????????????

(2)若用该燃料电池做电源,用石墨做电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液,当两极收集到的气体体积相等时,理论上消耗的甲烷的体积为???????????? (标况下)。

 

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美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如

下图:

(1)此流程的第II步反应为:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应的化学平衡常数表达式为K=________;反应的平衡常数随温度的变化如表一,

从上表可以推断:此反应是________(填“吸”、“放”)热反应.

在830℃下,若开始时向恒容密闭容器中充入CO与HzO均为1 mo1,则达到平衡后CO的转化率为________.

(2)此流程的第II步反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),在830℃,以表二的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述反应,其中反应开始时,向正反应方向进行的有________(填实验编号);

(3)在一个不传热的固定容积的容器中,判断此流程的第II步反应达到平衡的标志是

①体系的压强不再发生变化

②混合气体的密度不变

③混合气体的平均相对分子质量不变

④各组分的物质的量浓度不再改变

⑤体系的温度不再发生变化

⑥v(CO2正)=v(H2O逆)

(4)下图表示该反应此流程的第II步反应在时刻t1达到平衡、在时刻t2分别因改变某个条件而发生变化的情况:图中时刻t2发生改变的条件是________.(写出两种)

(5)若400℃时,第Ⅱ步反应生成l mol氢气的热量数值为33.2(单位为kJ),第Ⅰ步反应的热化学方程式为:

CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)△H=-103.3 kJ·mol-1.

则400℃时,甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为________.

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