题目
题型:不详难度:来源:
(1)氢气的燃烧热△H=_______________kJ/mol。
(2)在恒温恒压装置中进行工业合成氨反应,下列说法正确的是 。
A.气体体积不再变化,则已平衡 |
B.气体密度不再变化,尚未平衡 |
C.平衡后,往装置中通入一定量Ar,压强不变,平衡不移动 |
D.平衡后,压缩装置,生成更多NH3 |
① 表示N2浓度变化的曲线是 。
② 前25 min 内,用H2浓度变化表示的化学反应速率是 。
③ 在25 min末刚好平衡,则平衡常数K = 。
(4)在第25 min 末,保持其它条件不变,升高温度,在第35 min末再次平衡。平衡移动过程中H2浓度变化了1.5 mol·L-1,在图中画出第25 min ~ 40 min NH3浓度变化曲线。
(5)已知常温下,NH4+ 的水解常数为1.0×10-9,则0.1mol/L NH4Cl溶液pH= 。(忽略NH4+水解对NH4+浓度的影响)
答案
(1)-286.0 (2分,不写“-”扣1分)
(2)AD (2分)
(3)① C (2分)
② 0.12 mol / (L·min) (3分,数据2分,单位1分)
③ 0.15 (2分)
(4)(3分,起点1分,拐点1分,延长线1分)
(5) 5 (2分)
解析
试题分析:(1)先将已知两个热化学方程式编号为①②,再根据盖斯定律,将(①×2—②)/3可得:2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) △H=-572.0kJ /mol,最后将系数减半,则焓变随之减半,即H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) △H=-286.0kJ /mol;根据燃烧热概念可得,氢气的燃烧热△H=-286.0kJ /mol;(2)恒温恒压下,气体摩尔体积相同,由于n=V/Vm,则气体体积不再变化,就是气体的物质的量不再变化,说明反应已达平衡,故A正确;气体密度等于气体质量除以气体总体积,根据质量守恒定律可知气体质量始终不变,若气体密度不再变化时,则气体总体积不变,气体的物质的量不变,说明反应已达平衡,故B错;平衡后充入惰性气体,维持恒温恒压,必须增大容器容积,减小各组分浓度,其实质是减小压强,平衡向逆反应方向或气体体积增大方向移动,故C错;平衡后,压缩装置,缩小容器容积,其实质是增大压强,平衡向正反应方向或气体体积减小方向移动,故D正确;(3)①合成氨的原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),读图可知,前25min内A的浓度由6.0mol/L逐渐减小为3.0mol/L,C的浓度由2.0mol/L逐渐减小到1.0mol/L,B的浓度由0逐渐增大到2.0mol/L,则A、C、B的变化浓度分别为3.0mol/L、1.0mol/L、2.0mol/L,因此A、C、B分别表示氢气、氮气和氨气的浓度随反应时间变化的曲线;②由于前25min内氢气的浓度由6.0mol/L逐渐减小为3.0mol/L,其变化浓度为3.0mol/L,则v(H2)=△c(H2)/△t="3.0mol/L÷25min" ="0.12" mol / (L·min);③根据三行数据法可得:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
各组分的起始浓度/ mol·L-1 2.0 6.0 0
各组分的变化浓度/ mol·L-1 1.0 3.0 2.0
各组分的平衡浓度/ mol·L-1 1.0 3.0 2.0
K==≈0.15(保留两位有效数字)
(4)由于合成氨的正反应的△H=-93.0kJ /mol,则正反应是放热反应,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,即平衡向逆反应方向移动,则反应物浓度增大,氨气浓度减小,根据三行数据法可得:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
25min时各组分浓度/ mol·L-1 1.0 3.0 2.0
各组分的变化浓度/ mol·L-1 0.5 1.5 1.0
35min时各组分浓度/ mol·L-1 1.5 4.5 1.0
因此,25min→35min,氨气浓度由2.0mol/L逐渐减小为1.0mol/L;35min→40min,氨气浓度为1.0mol/L,始终保持不变;(5)氯化铵是强酸弱碱盐,其完全电离出的铵根离子部分水解,生成一水合氨和氢离子,存在水解平衡,设溶液中氢离子浓度为xmol/L,由三行数据法可得:
NH4++H2ONH3•H2O+H+
各组分的起始浓度/ mol·L-1 0.1 0 0
各组分的变化浓度/ mol·L-1 x x x
各组分的平衡浓度/ mol·L-1 0.1—x x x
K===1.0×10-9
由于铵根离子水解程度很小,则0.1—x≈0.1,则==1.0×10-9,则x 2=1.0×10-10,x=1.0×10-5;由于pH=—lgc(H+)=5。
核心考点
试题【目前工业合成氨的原理是:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-93.0kJ /mol;另据报道,一定条件下:2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g】;主要考察你对焓变、反应热等知识点的理解。[详细]
举一反三
已知:CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH1
CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH2
2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g) ΔH3
则2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) 的反应热ΔH=____ ___(用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。
II.工业上可利用“甲烷蒸气转化法生产氢气”,反应为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。
已知温度、压强和水碳比[n(H2O)/ n(CH4)]对甲烷平衡含量的影响如下图:
图1(水碳比为3) 图2(800℃)
(1)温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是 。
(2)其他条件不变,请在图2中画出压强为2 MPa时,CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线。(只要求画出大致的变化曲线)
(3)已知:在700℃,1MPa时,1mol CH4与1mol H2O在1L的密闭容器中反应,6分钟达到平衡,此时CH4的转化率为80%,求这6分钟H2的平均反应速率和该温度下反应的平衡常数是多少?(写出计算过程,结果保留小数点后一位数字。)
III.某实验小组设计如图a所示的电池装置,正极的电极反应式为____ ____。
Fe2O3(s) + 3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H
(1)已知:①Fe2O3(s) + 3C(石墨)="2Fe(s)" + 3CO(g) △H1
②C(石墨)+ CO2(g) = 2CO(g) △H2
则△H___________________(用含△H1 、△H2的代数式表示)。
(2)高炉炼铁反应的平衡常数表达式K=____________________________。
(3)在某温度时,该反应的平衡常数K=64,在2L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。
| Fe2O3 | CO | Fe | CO2 |
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CO的平衡转化率为_______________________。
②下列说法正确的是____________________(填编号)。
A.若容器压强恒定,反应达到平衡状态
B.若容器内气体密度恒定,反应达到平衡状态
C.甲容器中CO的平衡转化率大于乙的
D.增加Fe2O3就能提高CO的转化率
II.纳米MgO可用尿素与氯化镁合成。某小组研究该反应在温度为378~398K时的反应时间、反应物配比等因素对其产率的影响。请完成以下实验设计表:
编号 | 温度/K | 反应时间/h | 反应物物质的量配比 | 实验目的 |
① | 378 | 4 | 3∶1 | 实验②和④探究________ ______________________ 实验②和__________探究 反应时间对产率的影响。 |
② | 378 | 4 | 4∶1 | |
③ | 378 | 3 | _______ | |
④ | 398 | 4 | 4∶1 |
下图为温度对纳米MgO产率(曲线a)和粒径(曲线b)的影响,请归纳出温度对纳米MgO制备的影响规律(写出一条):
___________________________________________。
| 钾 | 钠 | Na2CO3 | 金刚石 | 石墨 |
熔点(℃) | 63.65 | 97.8 | 851 | 3550 | 3850 |
沸点(℃) | 774 | 882.9 | 1850(分解产生CO2) | ---- | 4250 |
金属钠和CO2在常压、890℃发生如下反应:
4 Na(g)+ 3CO2(g)2 Na2CO3(l)+ C(s,金刚石) △H=-1080.9kJ/mol
(1)上述反应的平衡常数表达式为 ;若4v正(Na)=3v逆(CO2),反应是否达到平衡 (选填“是”或“否”)。
(2)若反应在10L密闭容器、常压下进行,温度由890℃升高到1680℃,若反应时间为10min, 金属钠的物质的量减少了0.20mol,则10min里CO2的平均反应速率为 。
(3)高压下有利于金刚石的制备,理由是 。
(4)由CO2(g)+4Na(g)=2Na2O(s)+C(s,金刚石) △H=-357.5kJ/mol;则Na2O固体与C(金刚石)反应得到Na(g)和液态Na2CO3(l)的热化学方程式 。
(5)下图开关K接M时,石墨作 极,电极反应式为 。K接N一段时间后测得有0.3mol电子转移,作出y随x变化的图象〖x—代表n(H2O)消耗,y—代表n[Al(OH)3],反应物足量,标明有关数据〗
(1)一定温度下,在体积固定的密闭容器中发生上述反应,可以判断该反应已经达到平衡的是 。
A.密闭容器中总压强不变 |
B.密闭容器中混合气体的平均摩尔质量不变 |
C.密闭容器中混合气体的密度不变 |
D.c(CO)= c(CO2) |
(2)一定温度下,上述反应的化学平衡常数为3.0,该温度下将4molCO、2molFe2O3、6molCO2、5molFe加入容积为2L的密闭容器中,此时反应将向 反应方向进行(填“正”或“逆”或“处于平衡状态”);反应达平衡后,若升高温度,CO与CO2的体积比增大,则正反应为 反应(填“吸热”或“放热”) 。
(3)已知:3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) △H="–47" kJ/mol
Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) △H=" +19" kJ/mol
FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) △H="–11" kJ/mol
则Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)的△H= 。
(4)上述总反应在高炉中大致分为三个阶段,各阶段主要成分与温度的关系如下表:
温度 | 250℃ ~ 600℃ ~ 1000℃ ~ 2000℃ |
主要成分 | Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe |
800℃时固体物质的主要成分为 ,该温度下若测得固体混合物中m(Fe)︰m(O)=105︰32,则Fe3O4被CO还原为FeO的百分率为 (设其它固体杂质中不含Fe、O元素)。
(1)反应开始3min内,H2的平均反应速率为 。
(2)计算该条件下合成氨反应的化学平衡常数(写出计算过程,结果保留2位有效数字)。
(3)仅改变温度为T2 ( T2小于TI)再进行实验,请在答题卡框图中画出H2的物质的量随
反应时间变化的预期结果示意图。
(4)在以煤为主要原料的合成氨工业中,原料气氢气常用下述方法获得:
写出上述CO与H2O(g)反应的热化学方程式: 。
(5)合成氨工业中,原料气(N2、H2混有少量CO、NH3)在进入合成塔之前,用醋酸二氨合铜(I)溶液来吸收CO其反应为:CH3COO[Cu(NH3)2]+CO+NH3CH3COO[Cu(NH3)3]•CO △H<0。写出提高CO吸收率的其中一项措施: 。
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