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(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

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

K

K

(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-C12/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=c(NH3)2/c(N2)c(H2)3=4(1-C12/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

2 H2(g)+O2(g)=2 H2O(l) H=-572 kJ?mol-1

则2N2(g)+6H2O(l)=4 NH3(g)+3 O2(g)的H=×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)气中的N元素化合价为0,氨气中的N元素的化合价为-3,所以气发生还原反应,则气是电解池的极;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

 

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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

 

A

CH2=CH2

CH3CH2Cl

CH3CH2OH

B

SiO2

H2SiO3

Na2SiO3

C

Cl2

HCl

CuCl2

D

AlCl3

Al(OH)3

Al2O3

 

 

 

 

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时,亚磷酸(,二元酸)的

草酸()的

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( )

AMg2++2HCO3-+2Ca2++4OH-=Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O

B

C

D

 

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化学反应

平衡常数

温度

500

800

2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)

K1

2.5

0.15

H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)

K2 

1.0

2.50

3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

K3

 

 

 

(1)反应 (填“吸热”或“放热”)反应。

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