题目
题型:不详难度:来源:
(1) 实验室制备氨气的化学反应方程式为_________。
(2) 工业合成氨的反应方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H。下图I是合成氨反应的能量与反应过程相关图(未使用催化剂);图D是合成気反应在2L容器中、相同投料情况下、其它条件都不变时,某一反应条件的改变对反应的影响图。
下列说法正确的是_______。
A.ΔH=-92.4kJ/mol |
B.使用催化剂会使E1的数值增大 |
C.为了提高转化率,工业生产中反应的浓度越低越好 |
D.图II是不同压强下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系图,且PA<PB |
F.该反应的平銜常数KA<KB
G.在曲线A条件下,反应从开始到平衡,消耗N2的平均速率为mol/(L·min)
(3) —定温度下,向一个容积为2 L的密闭容器中通入2 mol N2和7 mol H2,达到平衡时测得容器的压强为起始时的倍,则此温度下的平衡常数为_______。在同一温度,同一容器中,将起始物质改为amol N2 b molH2 c mol NH3 (a,b,c均不为零)欲使平衡混合物中各物质的质量与原平衡相同,则a,b,c满足的关系为_____________(用含a,b,c的表达式表示),且欲使反应在起始时向逆反应方向进行,c的取值范围是_______
(4)已知H2(g)的燃烧热为285.8 kJ/mol,试写出表示NH3(g)燃烧热的热化学反应方程式_____。以氨气为燃料可以设计制氨燃料电池(电极材料均为惰性电极,KOH溶液作电解质溶液)该电池负极电极反应式为_______经測定,该电作过程中每放出1molN2实际提供460kJ的电能,则该燃料电池的实际效率为_____(燃料电池的实标效率是指电池实际提供的电能占燃料电池反应所能释放出的全部能量的百分数)
答案
(3)0.25L2·mol-2(2分,平衡常数不带单位也给分);
a+0.5c=2、b+1.5c=7(2分);2<c<4(2分)
(4)NH3(g)+O2(g)=H2O(l)+N2(g) △H=-382.5kJ/mol(2分)
2NH3-6e-+6OH-=6H2O+N2(2分) 60.1%(1分)
解析
试题分析:(1)实验室制备氨气的化学反应方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(2)根据图像I可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,因此该反应是放热反应,所以ΔH=312.4kJ/mol=404.8kJ/mol=-92.4kJ/mol,A正确;催化剂降低反应的活化能,所以使用催化剂会使E1的数值增大,B不正确;为了提高转化率,工业生产中反应的浓度并不是越低越好,C不正确;根据图像Ⅱ可知,曲线A首先达到平衡状态,这说明曲线A的反应速率快。但平衡时曲线A表示的氨气物质的量低,由于正方应是体积减小的放热的可逆反应,所以曲线Ⅱ中表示的条件是升高温度,所以选项D不正确,E正确;升高温度平衡向逆反应方向移动,所以平衡常数减小,因此选项F正确。根据图像Ⅱ可知,反应进行到t1时,可逆反应达到平衡状态,此时生成氨气的物质的量是n1mol,所以消耗氮气的物质的量是2n1mol,所以在曲线A条件下,反应从开始到平衡,消耗N2的平均速率为mol/(L·min),G正确,答案选AEFG。
(3) N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始浓度(mol/L) 1 3.5 0
转化浓度(mol/L) x 3x 2x
平衡浓度(mol/L) 1-x 3.5-3x 2x
达到平衡时测得容器的压强为起始时的倍
所以×4.5=1-x+3.5-3x+2x
解得x=0.5
所以该温度下可逆反应的平衡常数K===0.25L2·mol-2
对于恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说(即△n≠0的体系):等效转化后,对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同即可,据此可知欲使平衡混合物中各物质的质量与原平衡相同,则a,b,c满足的关系为a+0.5c=2、b+1.5c=7。由于平衡时氨气的物质的量是2mol,所以要欲使反应在起始时向逆反应方向进行,c的取值范围是c>2。当起始时反应物的物质的量为0时,氨气的物质的量最大,所以根据a+0.5c=2、b+1.5c=7可知,c=4或4.7,因此c的取值范围是2<c<4。
(3)H2(g)的燃烧热为285.8 kJ/mol,则氢气燃烧的热化学方程式是H2(g)+0.5O2(g)=H2O(l) △H=-285.8 kJ/mol…①,所以根据N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol…②可知,②÷2-①×即得到热化学方程式NH3(g)+O2(g)=H2O(l)+N2(g) △H=-382.5kJ/mol。原电池负极失去电子,发生氧化反应,正极得到电子,发生还原反应。所以在该燃料电池中氨气失去电子,在负极通入,其电极反应式是2NH3-6e-+6OH-=6H2O+N2。根热化学方程式可知,每生成1molN2放出765kJ能量,而实际提供460kJ的电能,所以该燃料电池的实际效率为×100%=60.1%。
核心考点
试题【氨是一种重要的化工产品,是氮肥工业、有机合成工业以及制造硝酸、铵盐和纯碱的原料,也是一种常用的制冷剂。(1) 实验室制备氨气的化学反应方程式为_________】;主要考察你对焓变、反应热等知识点的理解。[详细]
举一反三
(1)上述反应的平衡常数表达式K=_______。
(2) 已知:①3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) △H1=-1118.4kJ/mol
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H2=-483.8kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H3=-571.8kJ/mol
则△H=_______。
(3)在t0C时,该反应的平衡常数K=16,在2L恒温恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡。
| Fe | H2O(g) | Fe3O4 | H2 |
甲/mol | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
乙/mol | 1.0 | 1.5 | 1.0 | 1.0 |
①甲容器中H2O的平衡转化率为_______ (结果保留一位小数)。
②下列说法正确的是_______ (填编号)
A.若容器压强恒定,则反应达到平衡状态
B.若容器内气体密度恒定,则反应达到平衡状态
C.甲容器中H2O的平衡转化率大于乙容器中H2O的平衡转化率
D.增加Fe3O4就能提高H2O的转化率
(4)若将(3)中装置改为恒容绝热(不与外界交换能量)装置,按下表充入起始物质,起始时与平衡后的各物质的量见表:
| Fe | H2O(g) | Fe3O4 | H2 |
起始/mol | 3.0 | 4.0 | 0 | 0 |
平衡/mol | m | n | p | q |
若在达平衡后的装置中继续加入A、B、C三种状况下的各物质,见表:
| Fe | H2O(g) | Fe3O4 | H2 |
A/mol | 3.0 | 4.0 | 0 | 0 |
B/mol | 0 | 0 | 1 | 4 |
C/mol | m | n | p | q |
当上述可逆反应再一次达到平衡状态后,上述各装置中H2的百分含量按由大到小的顺序排列的关系是
________(用A、B、C表示)。
(5)已知Fe(OH)3的Ksp=2.79×10-39,而FeCl3溶液总是显示较强的酸性,若某FeCl3溶液的pH为3,则该溶液中c(Fe3+)=________mol • L-1 (结果保留3位有效数字)
(1)已知:① CH4(g)+3/2 O2(g) CO(g)+2H2O(g)△Hl;
② H2(g)+1/2 O2(g) H2O(g) △H2,
则CH4(g)+ H2O(g)CO(g)+3H2(g)的△H=____ (用含△H1,△H2的式子表示)
(2)一定条件下反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)中CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图,且T2>T1, 则上述反应的△H____ 0(填“<”、“>”、“=”,下同),A、B处对应平衡常数(KA、KB)的大小关系为KA____ KB
(3)维持温度T2,将0.04 mol CH4和0.04mol H2O(g)通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应,平衡时达到B点,测得CH4的转化率为50%,该反应在此温度下的平衡常数KB=____ ,下列现象能说明该反应已经达到平衡状态的是_ ___
a.容器内CH4、H2O、CO、H2的物质的量之比为1:1:1:3
b.容器的密度恒定
c.容器的压强恒定
d.3υ正(CO)=υ逆((H2)
(4)在上述B点平衡基础上,向容器中再通入amol CH4和a mol H2O气体,使之在C点重新达平衡,此时测得CO有0.03mol,则a=____ 。
(1)在250C 101kPa时,H2与O2化合生成1mol H2O(g)放出241.8kJ的热量,其热化学方程式为
___________
又知: ①C(s)+O2(g)═CO2(g) △H=-393.5kJ/mol
②CO(g)+O2(g)═CO2(g) △H=-283.0kJ/mol
焦炭与水蒸气反应是将固体煤变为气体燃料的方法,C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g) △H=____kJ/mol
(2) CO可以与H2O(g)进一步发生反应: CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0在恒容密闭容器中,起始时n(H2O)=0.20mol,n(CO)=0.10 mol,在8000C时达到平衡状态,K=1.0,则平衡时,容器中CO的转化率是_____________(计算结果保留一位小数)。
(3) 工业上从煤气化后的混合物中分离出H2,进行氨的合成,已知反应反应N2(g)+3H2(g2NH3(g)(△H<0)在等容条件下进行,改变其他反应条件,在I、II、III阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:
①N2的平均反应速率v1(N2)、vII(N2)、vIII(N2)从大到小排列次序为________;
②由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向 是________,采取的措施是________。
③比较第II阶段反应温度(T2)和第III阶段反应速度(T3)的高低:T2________T3填“〉、=、<”判断的理由是________________。
II.已知:N2O4(g)2NO2(g) △H=+57.20kJ/mol。
在1000C时,将0.100molN2O4气体充入lL恒容抽空的密闭容器中,每隔一定时间对该容器内的物质浓度进行分析得到下表数据:
时间(s) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
c(N2O4)/mol | 0.100 | c1 | 0.050 | c3 | c4 |
c(NO2)/mol | 0.000 | 0.060 | c2 | 0.120 | 0.120 |
(1)该反应的平衡常数表达式为______;从表中数据分析:c1______c2、c3______c4(选填“>”、“<”或“=”)。
(2)在右图中画出并标明此反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线。
(3)在上述条件下,从反应开始至达到化学平衡时,四氧化二氮的平均反应速率为______。
(4)若起始时充入NO2气体0.200mol,则达到平衡时NO2气体的转化率为______;其它条件不变时,下列措施能提高NO2转化率的是______ (填字母)。
A.减小NO2的浓度 B.降低温度 C.增加NO2的浓度
D.升高温度 E.再充入一定量的He
(5)向容积相同、温度分别为T1和T1的两个密闭容器中分别充入等量NO2,发生反应:2NO2N2O4(g)(g) △H=-57.20kJ/mol。恒温恒容下反应相同时间后,分别测得体系中NO2的百分含量分别为a1和a2。巳知T1<T2,则a1____a2(选择A、B、C、D填空)。
A.大于 B.小于 C.等于 D.以上都有可能
(2)NH3(g)+H2O(l)=NH3·H2O(aq); △H2=-35.1kJ·mol-1
(3)HCl(g)+HCl (aq); △H3=-72.3kJ·mol-1
(4)HCl (aq) NH3·H2O(aq) =NH4Cl(aq)+H2O(l); △H4=-52.3kJ·mol-1
(5)NH4Cl(s)=NH2Cl(aq); △H5=?
根据盖斯定律,则(5)方程式中的反应热△H5为
A.-335.7 kJ·mol-1 | B.-16.3 kJ·mol-1 |
C.+16.3 kJ·mol-1 | D.-83.7 kJ·mol-1 |
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