(14分)合成氨是人类研究的重要课题,目前工业合成氨的原理为:
合成氨是人类研究的重要课题,目前工业合成氨的原理为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-93.0kJ?mol-1,在3个2L的密闭容器中,使用相同的催化剂,按不同方式投入反应物,分别进行反应:
相持恒温、恒容,测的反应达到平衡时关系数据如下:
容器 | 甲 | 乙 | 丙 |
反应物投入量 | 3molH2、2molN2 | 6molH2、4molN2 | 2mol NH3 |
达到平衡的时间/min |
| 6 | 8 |
平衡时 N2的体积密度 | C1 | 1.5 |
|
混合气体密度/g·L-1 |
| ||
平衡常数/ L2·mol-2 | K甲 | K乙 | K丙 |
(1)下列各项能说明该反应已到达平衡状态的是 (填写序号字母)
a.容器内H2、N2 、NH3的浓度只比为1:3:2 b.容器内压强保持不变
c. d.混合气体的密度保持不变
e.混合气体的平均相对分子质量不变
(2)容器乙中反应从开始到达平衡的反应速度为=
(3)在该温度下甲容器中反应的平衡常数K (用含C1的代数式表示)
(4)分析上表数据,下列关系正确的是 (填序号):
a. b.氮气的转化率: c. d.
(5)另据报道,常温、常压下,N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应,生成NH3和O2。已知:H2的燃烧热△H=-286KJ/mol,则由次原理制NH3反应的热化学方程式为
(6)希腊阿里斯多德大学的George Mamellos和Michacl Stoukides,发明了一种合成氨的新方法,在常压下,把氢气和用氨气稀释的氮气分别通入一个加热到的电解池,李勇能通过的氢离子的多孔陶瓷固体作电解质,氢气和氮气在电极上合成了氨,转化率达到78%,在电解法合成氨的过程中,应将N2不断地通入 极,该电极反应式为 。
(14分,每空2分)(1)be(全对2分,对1个得1分,有错不得分)
(2)0.25mol/(L·min)(单位不写或错写扣1分)
(3)K=4(1-C1)2/C1·(3C1-1.5)3
(4)C
(5)2N2(g)+6H2O(l)=4 NH3(g)+3 O2(g) △H=+1530kJ·mol-1
(6)阴 N2+6H+++6e-==2 NH3
【解析】
试题分析:(1)合成氨反应是反应前后气体物质的量发生变化的可逆反应,所以压强不变时证明已达平衡状态,b正确;容器内的各物质的浓度比符合化学计量数之比时未必是平衡状态,a错误;根据好好的定义,正逆反应速率相等时达平衡状态,氢气的反应速率是氮气反应速率的3倍,c错误;容器的体积不变,所以气体的密度始终不变,d错误;气体的质量不变,而气体的总物质的量变化,当平均相对分子质量不变时已达平衡状态,e正确,答案选be;
(2)根据氮气的体积密度即浓度可计算平衡时氮气的物质的量为3mol,则消耗氮气的物质的量是1mol,氢气的物质的量是3mol,所以用氢气表示的反应速率为3mol/2L/6min=0.25 mol/(L·min);
(3)氮气、氢气的起始浓度分别为1mol/L、1.5mol/L,根据氮气平衡时的浓度可计算消耗氮气的浓度为1- C1,消耗氢气的浓度是3(1- C1),生成氨气的浓度为2(1- C1),根据化学平衡常数的表达式可得K甲=c(NH3)2/c(N2)c(H2)3=4(1-C1)2/C1·(3C1-1.5)3
(4)A、乙容器的反应物浓度是甲容器的2倍,保持恒温、恒容,乙容器相当于在2个甲的基础上又正向移动,氮气的浓度减小,所以2 C1>1.5mol/L,错误;B、把丙的2mol氨气转化为3mol氢气和1mol氮气与丙达到的平衡是等效的。甲与丙相比,甲的氢气浓度大,氮气的转化率高,错误;C、乙容器的气体质量是甲容器的气体质量的2倍,容器的体积都为2L,所以,正确;D、三个容器的温度相同,则化学平衡常数相等,错误,答案选C;
(5)根据盖斯定律N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-93.0kJ?mol-1,①
2 H2(g)+O2(g)=2 H2O(l) △H=-572 kJ?mol-1 ②
则2N2(g)+6H2O(l)=4 NH3(g)+3 O2(g)的△H=①×2-②×3=+1530 kJ?mol-,所以所求热化学方程式为
2N2(g)+6H2O(l)=4 NH3(g)+3 O2(g) △H=+1530kJ·mol-1
(6)氮气中的N元素化合价为0,氨气中的N元素的化合价为-3,所以氮气发生还原反应,则氮气是电解池的阴极;发生的电极反应式为N2+6H+++6e-==2 NH3
考点:考查化学平衡状态的判断,化学平衡常数的计算,盖斯定律的应用,电化学原理的应用,反应速率的计算
科目:高中化学 来源:2013-2014北京市东城区高三二模理综化学试卷(解析版) 题型:选择题
下表中各组物质之间不能通过一步反应实现右图转化的是
| 甲 | 乙 | 丙 |
A | CH2=CH2 | CH3CH2Cl | CH3CH2OH |
B | SiO2 | H2SiO3 | Na2SiO3 |
C | Cl2 | HCl | CuCl2 |
D | AlCl3 | Al(OH)3 | Al2O3 |
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科目:高中化学 来源:2013-2014内蒙古鄂尔多斯市高一下学期期末质量检测化学试卷(解析版) 题型:选择题
人剧烈运动,会因骨骼肌组织供氧不足,导致葡萄糖无氧氧化,产生大量酸性物质 ,该物质大量堆积于腿部会引起肌肉酸痛。该物质体现酸性的官能团是
A.甲基B.羰基 C.羧基 D.羟基
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科目:高中化学 来源:2013-2014内蒙古鄂尔多斯市高一下学期期末质量检测化学试卷(解析版) 题型:选择题
为除去括号内的杂质,所选用的试剂或方法不正确的是
A.NaHCO3溶液(Na2CO3溶液) 通入过量的CO2
B.铁粉(铝粉) 加入适量的NaOH溶液过滤
C.Na2CO3溶液(Na2SO4溶液) 加入适量的Ba(OH)2溶液过滤
D.CO2 (CO) 将混合气体通过足量灼热的CuO
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科目:高中化学 来源:2013-2014内蒙古赤峰市高三下学期4月统一考试理综化学试卷(解析版) 题型:选择题
已知:①相同温度下溶解度:MgCO3:0.02g/100g水,Mg(OH)2:0.0009g/100g 水;
②时,亚磷酸(,二元酸)的,;
草酸()的,
③相同条件下电离出S2-的能力:FeS>H2S>CuS,以下离子方程式错误的是( )
A.Mg2++2HCO3-+2Ca2++4OH-=Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O
B.
C.
D.
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科目:高中化学 来源:2013-2014内蒙古赤峰市年宁城县高三5月模拟考试理综化学试卷(解析版) 题型:填空题
(15分)甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
化学反应 | 平衡常数 | 温度℃ | |
500 | 800 | ||
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) | K1 | 2.5 | 0.15 |
②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) | K2 | 1.0 | 2.50 |
③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) | K3 |
|
|
(1)反应②是 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)某温度下反应①中H2的平衡转化率(a)与体系总压强(P)的关系如下图所示。则平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A) K(B)(填“>”、“<”或“=”)。据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3= (用K1、K2表示)。
(3)在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②,已知c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是 。
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,改变的条件是 。
(4)甲醇燃料电池有着广泛的用途,同时Al—AgO电池是应用广泛的鱼雷电 池,其原 理 如右图所示。该电池的负极反应式是 。
(5)一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。通常状况下,将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba(OH)2溶液等体积混合,反应平衡时,2c(Ba2+)=c(CH3COO-),用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为 。
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科目:高中化学 来源:2013-2014云南省红河州高三下学期毕业生复习统一检测理综化学试卷(解析版) 题型:选择题
煅烧硫酸镁的过程中存在以下反应:
利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。B中盛放的溶液和D中收集的气体判
断正确的一组是
A .NaOH溶液 CO B.Na2CO3溶液 SO2
C. 稀硝酸 S D.KMnO4溶液 CO
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科目:高中化学 来源:2013-2014云南省高三5月校统测理科综合化学试卷(解析版) 题型:选择题
设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.标准状况下,2.24L苯中含有的C-H键的数目为0.6NA
B.标准状况下,由H2O2制得4.48LO2转移的电子数目为0.8NA
C.14 g 由乙烯与环丙烷组成的混合气体含有的碳原子数目为NA
D.常温下,1 L pH=2的H2SO4溶液中含有的H+数目为0.02NA
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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题
A.C4H8 | B.C3H4 | C.C2H6 | D.C2H4 |
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