题目
题型:不详难度:来源:
科学家一直致力研究常温、常压下“人工围氮”的新方法。曾有实验报道:在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系,部分实验数据见下表(光照、N2压力1.0×105Pa、反应时间3 h):
T/K | 303 | 313 | 323 | 353 |
NH3生成量/(10-6mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 | 2.0 |
N2(g)+3H2O(1)=2NH3(g)+O2(g) ΔH=+765.2kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)请在答题卡的坐标图中画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程
中体系能量变化示意图,并进行必要标注。
(2)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比,该方法中固氮反应速率慢。请提出可提
高其反应速率且增大NH3生成量的建议: 。
(3)工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol N2(g)和1.60 mol H2(g),.反应在一定条件下达到平衡时,NH3的物质的量分数(NH2的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为。计算
①该条件下N2的平衡转化率;
②该条件下反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常数。
答案
(2)升高温度,增大反应物N2的浓度,不断移出生成物脱离反应体系。
(3)①该条件下N2的平衡转化率:66.7%
②该条件下反应2NH3(g) ="===" N2(g) +3H2(g)的平衡常数为0.005
解析
1.催化剂可降低反应的活化能,但对这各反应前后能量变化并不产生任何影响。
2.该反应为吸热反应,所以反应物的总能量要低于生成物的总能量。
(2)该反应正反应是吸热反应,升高温度,使化学平衡向正反应方向移动,从而增大NH3生成量,升高温度也能提高反应速率;增大反应N2浓度,加快反应速率,并使化学平衡向右移动;不断移出生成物脱离反应体系,使平衡向右移动,增大NH3生成量。
(3)由三行式法计算可知,起始时,c(N2)=0.3mol/l.平衡时,c(N2)=0.1mol/l;c(H2)="0.2mol/l;" c(NH3)="0.4mol/l" 。
①所以N2的平衡转化率=(0.3-0.1)/0.3*100%=66.7%
②反应2NH3(g) ="===" N2(g) +3H2(g)的平衡常数K=" c(N2)*" c(H2)^3/ c(NH3)^2=0.005
核心考点
试题【(12分)科学家一直致力研究常温、常压下“人工围氮”的新方法。曾有实验报道:在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反】;主要考察你对磷及其化合物等知识点的理解。[详细]
举一反三
(1)生成水煤气的热化学方程式是 ;
(2)合成氨需要在较大的压力下进行的原因是 ;
(3)温度过高或过低对合成氨的影响是 ;
(4)由氨生成HNO3的各步反应的化学方程式是 ;
(5)某化肥厂由NH3制备HNO3,进而生产硝铵(NH4NO3)。假设由氨氧化生成HNO3的总产率是85%,而HNO3和NH3完全反应生成NH4NO3。列式计算:
①从NH3制取NH4NO3过程中,用于中和硝酸所需的氨占总的氨消耗量的分数;
②若氨的消耗总量为100 kg,可生产NH4NO3的量。
A.第四周期IVA族 | B.第五周期IVA族 |
C.第四周期VA族 | D.第五周期VA族 |
(1)实验室制取氨气的化学方程式是 。
(2)①右图是进行氨气喷泉实验的装置,引发喷泉的操作步骤是 。
②氨气使烧杯中溶液由无色变为红色,其原因是_______________________________(用电离方程式表示)。
(3)该小组同学设计了下图所示的实验装置(部分夹持仪器未画出),探究氨气的还原性并检验产物。
①实验现象为:黑色CuO变为红色;白色无水CuSO4粉末变为蓝色;同时生成一种无色气体,该气体无污染。请写出氨气与CuO反应的化学方程式 。
②碱石灰的作用是 。
③该装置存在明显缺陷,请指出存在的问题并提出改进意见
。
(4)有同学认为:NH3与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu2O。已知:Cu2O是一种碱性氧化物;在酸性溶液中,Cu+的稳定性比Cu2+差(Cu+Cu + Cu2+)。
请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu2O。
;
(5)工业废气中的氮氧化物是主要的大气污染物之一。为了治理污染,工业上常用氨气与之发生反应:NOx+NH3→N2+H2O,使其转化为无毒的N2 。现有NO2和NO的混合气体3.0 L,跟3.4 L(同温同压下)NH3反应,恰好使其全部转化为氮气,则原混合气体中,NO2与NO的体积比是__________。
(1)氨气催化氧化的化学方程式为 。
(2)工业合成氨的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);△H=-92.2kJ/mol。
有关键能:N="N945.6kJ/mol" N-H391.0kJ/mol,则H—H键能为 。
(3)500°C、50Mpa时,在容积为VL的定容器中加入n mol N2、3n mol H2,反应达到平衡后N2的转化率为a。则容器内气体的压强反应前与平衡时的比值为 。
(4)合成氨原料中的H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得。部分1mol物质完全燃烧生成常温下稳定氧化物的△H数据如下表:
物质 | △H(kJ/mol) |
H2(g) | -285.8 |
CO(g) | -283.0 |
CH4(g) | -890.3 |
(5)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl—NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池。写出该电池的正极反应式 。
(6)若把标准状况下6.72L氨气通入到100g19.6%的硫酸溶液中,所得溶液中的溶质是
,溶液中离子浓度从大到小的顺序是 。
(1)同磷灰石[主要成分]在高温下制备黄磷(P4)的热化学方程式为:
4Ca5(PO4)3F(s)+21SiO2(s)+30C(s)=3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4(g) ;H
上述反应中,副产物矿渣可用来
(2)三聚磷酸可视为三个磷酸分子(磷酸结构式见右图)之间脱去两个水分子产物,其结构式为 。三聚磷酸钠(俗称“五钠”)是常用的水处理剂,其化学式为
(3)次磷酸钠(NaH2PO2)可用于化学镀镍。
化学镀镍的溶液中含有Ni2+和H2PO2-,在酸性等条件下发生下述反应:
Ni2+ + H2PO2-+ → Ni++ H2PO3-+
请配平该离子方程式。
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