(12分)已知合成氨的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH= -92.2KJ·mol-1,下表是合成氨反应在某温度下2.0L的密闭容器中进行时,测得的数据:
根据表中数据计算:
(1)反应进行到2小时时放出的热量为 KJ。
(2)1小时内N2的平均反应速率为
(3)此条件下该反应的化学平衡常数K= (保留两位小数)。
(4)反应达到平衡后,若往平衡体系中再加入1.50mol N2、4.50mol H2,化学平衡向 方向移动(填“正反应”或“逆反应”或“不移动”),达新平衡时,H2物质的量与原平衡相比 ,NH3的体积分数与原平衡相比 (填“增大”或“减小”或“不变”)。
高二化学填空题极难题
(1)合成氨反应的热化学方程式:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)ΔH=-92.2 kJ·mol-1
已知合成氨反应是一个反应物不能完全转化为生成物的反应,在某一定条件下,N2的转化率仅为10%,要想通过该反应得到92.2 kJ的热量,则在反应混合物中要投放N2的物质的量的取值范围为________mol。
(2)肼(N2H4)-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。肼-空气燃料电池放电时:负极的电极反应式:__________,正极的电极反应式:__________。
(3)如图是一个电解过程示意图。
锌片上发生的电极反应式是:_______________
②假设使用肼-空气燃料电池作为该过程中的电源,锌片质量变化为64 g,则肼-空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气__________L(假设空气中氧气体积分数为20%)。
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(12分)已知合成氨的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH= -92.2KJ·mol-1,下表是合成氨反应在某温度下2.0L的密闭容器中进行时,测得的数据:
根据表中数据计算:
(1)反应进行到2小时时放出的热量为 KJ。
(2)1小时内N2的平均反应速率为
(3)此条件下该反应的化学平衡常数K= (保留两位小数)。
(4)反应达到平衡后,若往平衡体系中再加入1.50mol N2、4.50mol H2,化学平衡向 方向移动(填“正反应”或“逆反应”或“不移动”),达新平衡时,H2物质的量与原平衡相比 ,NH3的体积分数与原平衡相比 (填“增大”或“减小”或“不变”)。
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氨是化学实验室及化工生产中的重要物质,应用广泛。N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.2kJ/mol
(1)在恒温恒容密闭容器中进行合成氨反应,起始投料时各物质浓度如下表:
N2 | H2 | NH3 | |
投料Ⅰ | 1.0 mol/L | 3.0 mol /L | 0 |
投料Ⅱ | 0.5 mol/L | 1.5 mol/L | 1.0 mol/L |
①按投料Ⅰ进行反应,测得达到化学平衡状态时H2的转化率为40%,则该温度下合成氨反应的平衡常数表达式为_____________。
②按投料Ⅱ进行反应,起始时反应进行的方向为________(填“正向”或“逆向”)。
③若升高温度,则合成氨反应的化学平衡常数________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。下图表示L一定时,合成氨反应中H2(g)的平衡转化率随X的变化关系。
ⅰ X代表的物理量是______。
ⅱ 判断L1、L2的大小关系,并简述理由:______。
(3)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意图如下:
① 电极b上发生的是______反应(填“氧化”或“还原”)
② 写出电极a的电极反应式:_________。
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氨是化学实验室及化工生产中的重要物质,应用广泛。N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.2kJ/mol
(1)在恒温恒容密闭容器中进行合成氨反应,起始投料时各物质浓度如下表:
N2 | H2 | NH3 | |
投料Ⅰ | 1.0 mol/L | 3.0 mol /L | 0 |
投料Ⅱ | 0.5 mol/L | 1.5 mol/L | 1.0 mol/L |
①按投料Ⅰ进行反应,测得达到化学平衡状态时H2的转化率为40%,则该温度下合成氨反应的平衡常数表达式为_____________。
②按投料Ⅱ进行反应,起始时反应进行的方向为________(填“正向”或“逆向”)。
③若升高温度,则合成氨反应的化学平衡常数________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。下图表示L一定时,合成氨反应中H2(g)的平衡转化率随X的变化关系。
ⅰ X代表的物理量是______。
ⅱ 判断L1、L2的大小关系,并简述理由:______。
(3)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意图如下:
① 电极b上发生的是______反应(填“氧化”或“还原”)
② 写出电极a的电极反应式:_________。
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合成氨技术的发明使工业化人工固氮成为现实。
(1)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.2 kJ·mol-1。在一定条件下反应时,当生成标准状况下33.6 L NH3时,放出的热量为________。
(2)合成氨混合体系在平衡状态时NH3的百分含量与温度的关系如图所示。由图可知:
①温度T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1__________K2 (填“>”或“<”)。若在恒温、恒压条件下,向平衡体系中通入氦气,平衡__________移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
②见右图,T2温度时,在1 L的密闭容器中加入2.1 mol N2、1.5 mol H2,经10 min达到平衡,则v(H2)=________mol/ (L.min)达到平衡后,如果再向该容器内通入N2、H2、NH3各0.4 mol,则平衡________移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
(3)工业上用CO2和NH3反应生成尿素:CO2(g)+2NH3(g)H2O(l)+CO(NH2)2(l) ΔH,在一定压强下测得如下数据:
①则该反应ΔH______0,表中数据a______d,b______f(均选填“>”、“=”或“<”)。
②从尿素合成塔内出来的气体中仍含有一定量的CO2、NH3,应如何处理?_________________。
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合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ∆H=-92.2 kJ·mol-1 ,据此回答以下问题:
(1)①某温度下,若把 10 mol N2 与 30 mol H2置于体积为 10 L 的密闭容器内,反应达到平衡状态时,测得混合气体中氨的体积分数为 20%,则该温度下反应的K=_______ (可用分数表示)。
②对于合成氨反应而言,下列有关图像一定正确的是______(选填序号)。
③在碱性溶液中通过电解法可以实现由 N2 制取 NH3:2N2+6H2O4NH3+3O2,阴极的电极反应式是_______________。
(2)室温下,若将 0.1 mol·L-1 盐酸滴入 20 mL 0.1 mol·L-1 氨水中,溶液 pH 随加入盐酸体积的变化曲线如下图所示。
①NH3·H2O 的电离方程式是_______________。
②b 点所示溶液中的溶质是_______________。
③c 点所示溶液中,离子浓度从大到小的关系为_______________。
④常温下,若将 amol/LNH3·H2O 与等体积的 bmol/L 的盐酸混合,充分反应后溶液呈中性(不考虑氨水和盐酸的挥发),则该温度下 NH3·H2O 的电离常数Ka=___________(用含 a 和 b 的代数式表示)
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合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ∆H=-92.2 kJ·mol-1 ,据此回答以下问题:
(1)①某温度下,若把 10 mol N2 与 30 mol H2置于体积为 10 L 的密闭容器内,反应达到平衡状态时,测得混合气体中氨的体积分数为 20%,则该温度下反应的K=_______ (可用分数表示)。
②对于合成氨反应而言,下列有关图像一定正确的是______(选填序号)。
③在碱性溶液中通过电解法可以实现由 N2 制取 NH3:2N2+6H2O4NH3+3O2,阴极的电极反应式是_______________。
(2)室温下,若将 0.1 mol·L-1 盐酸滴入 20 mL 0.1 mol·L-1 氨水中,溶液 pH 随加入盐酸体积的变化曲线如下图所示。
①NH3·H2O 的电离方程式是_______________。
②b 点所示溶液中的溶质是_______________。
③c 点所示溶液中,离子浓度从大到小的关系为_______________。
④常温下,若将 amol/LNH3·H2O 与等体积的 bmol/L 的盐酸混合,充分反应后溶液呈中性(不考虑氨水和盐酸的挥发),则该温度下 NH3·H2O 的电离常数Ka=___________(用含 a 和 b 的代数式表示)
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(9分)氢气是工业上重要的原料。
(1)氢气用于工业合成氨 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g);ΔH = -92.2 kJ·mol-1。
①一定温度下,在容积恒定的密闭容器中,一定量的N2和H2反应达到平衡后,改变某一外界条件,反应速率与时间的关系如下图所示,其中t2 ﹑t4 ﹑t5 ﹑t7时刻所对应的实验条件改变分别是
t2________t4 ________t5 ________ t7________。
②温度为T℃时,将2amolH2和amolN2放入0.5L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50﹪,此时放出热量46.1 kJ。则该温度下反应的平衡常数为________。
(2)在容积相同的两密闭容器A和B中,保持温度为423K,同时向A、B中分别加入1mol及2mol碘化氢待反应:2HI(g)H2(g)+I2(g) 达到平衡后,平衡时I2的浓度c(I2)A________c(I2)B ;平衡时HI的分解率αA________αB ;平衡时H2在混合气体中的体积分数A________B (填写“>”“<”“=”)
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碳和氮的氢化物是广泛的化工原料,回答下列问题:
(1)工业上合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.2kJ/mol,反应过程中能量变化如图I所示。
①氨分【解析】
2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的活化能为_________kJ/mol
②合成氨时加入铁粉可以加快生成NH3的速率,在图I中画出加入铁粉后的能量变化曲线。_______
(2)联氨作火箭燃料的反应为:2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g) △H1
已知:2O2(g)+N2(g)=N2O4(1) △H2 N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H3
上述热效应之间的关系式为△H1=____。某新型火箭用液氧/煤油代替联氨/N2O4,这种替换可能的好处是___(一条即可)。
(3)天然气制氢气是工业上制氢气的主要方法之一,其主要反应如下:
i.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=-+206.4kJ/mol,
ii.CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.0kJ/mol
在一定温度下,2L的密闭容器中加入a molCH4和2amolH2O发生反应,t min时反应达平衡,测得容器内CObmol、CO2cmol。回答下列问题:
①下列可判断体系达到平衡状态的是_______。
A.CO的体积分数不变 B.容器内气体密度不变 C.3v(CH4)=v(H2) D.不再变化
②0~tmin反应速率v(CO2)=_____,CH4的的转化率为_____,反应ⅱ的平衡常数K=______。
③图Ⅱ中T℃之后c(CO2)随温度升高而减小的原因是_________。
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Ⅰ.氢气用于工业合成氨 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g);ΔH = -92.2 kJ·mol-1。一定温度下,在容积恒定的密闭容器中,一定量的N2和H2反应达到平衡后,改变某一外界条件,反应速率与时间的关系如下图所示,其中t5 ﹑t7时刻所对应的实验条件改变分别是
t5 ___________________。t7___________________。
Ⅱ.已知化学反应①:Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g), 其平衡常数为K1;
化学反应②:Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g),其平衡常数为K2。
在温度973K和1173K情况下,K1、K2的值分别如下:
温度 | K1 | K2 |
973K | 1.47 | 2.38 |
1173 | 2.15 | 1.67 |
(1)1173K时,若c(CO2)=2mol/L,c(CO) =5mol/L,则此时反应①平衡向__________(填“正”或“逆”)反应方向移动。
(2)现有反应③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),写出该反应的平衡常数K3的表达式:K3=_______________________(用K1 、 K2表示)。据此关系式及上表数据,能推断出反应③是______(填“吸热”或“放热”)反应。要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施是______(填写序号)。
A.缩小反应容器容积 B.扩大反应容器容积 C.降低温度
D.升高温度 E.使用合适的催化剂 F.设法减少CO的量
能判断反应③已达平衡状态的是_______________________________。
A.恒容容器中压强不变 B.混合气体中c(CO)不变
C.(H2)==(H2O) D.c(CO2)==c(CO)
(3)723K时,0.2molCO2和0.1molH2通入抽空的1L恒容密闭容器中,发生反应③,达到平衡后水的物质的量分数为0.1。则H2的转化率α(H2)=___________%。723K该反应的平衡常数为K=________________。(结果保留两位有效数字)
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