氨的合成是最重要的化工生产之一。I.工业上合成氨用的H2有多种制取的方法:① 用焦炭跟水反应: C(s)+ H2O(g)CO(g)+ H2(g);②
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氨的合成是最重要的化工生产之一。 I.工业上合成氨用的H2有多种制取的方法: ① 用焦炭跟水反应: C(s)+ H2O(g)CO(g)+ H2(g); ② 用天然气跟水蒸气反应:CH4(g)+ H2O(g) CO (g)+ 3H2(g) 已知有关反应的能量变化如下图,则方法②中反应的ΔH =__________ ___。
Ⅱ.在3个1L的密闭容器中,同温度下、使用相同催化剂分别进行反应: 3H2(g)+ N2(g)2NH3(g),按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,反应达到平衡时有关数据为:
容 器
| 甲
| 乙
| 丙
| 反应物投入量
| 3 mol H2、2 mol N2
| 6 mol H2、4mol N2
| 2 mol NH3
| 达到平衡的时间(min)
| t
| 5
| 8
| 平衡时N2的浓度(mol·L-1)
| c1
| 3
|
| N2的体积分数
| ω1
| ω2
| ω3
| 混合气体密度(g·L-1)
| ρ1
| ρ2
|
| (1)下列能说明该反应已达到平衡状态的是 a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1︰3︰2 b.v(N2)正=3v(H2)逆 c.容器内压强保持不变 d.混合气体的密度保持不变 (2)甲容器中达到平衡所需要的时间t 5min (填>、< 或=) (3)乙中从反应开始到平衡时N2的平均反应速率 (注明单位)。 (4)分析上表数据,下列关系正确的是________. a.2c1 =3mol/L b.ω1 = ω2 c.2ρ1 = ρ2 (5)该温度下,容器乙中,该反应的平衡常数K=____ __(用分数表示)(mol/L)-2。 |
答案
(16分)I.ΔH =(a+3b-c)( 3分) Ⅱ.(1)c(3分); (2)t > 5 (2分); (3)0.2 mol·L-1·min-1(2分,数据1分,单位1分) (4)c(3分); (5)K= 4/81(3分) |
解析
试题分析:I.由图知CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-akJ/mol; ① H2(g)+1/2O2(g)= H2O(g) △H=-bkJ/mol; ② CH4(g)+2O2(g)= 2H2O(g)+ CO2(g) △H=-ckJ/mol ③;根据盖斯定律得方法②中反应的ΔH =③-①-②×3=-c-(-a)-(-b)×3=(a+3b-c)kJ/mol; Ⅱ.(1)a、平衡时容器内N2、H2、NH3的浓度之比不一定为1︰3︰2,错误;b、根据化学方程式得3v(N2)正=v(H2)逆 ,错误;c、容器体积不变,一定温度下,随着反应的进行,气体的物质的量在减少,所以容器的压强逐渐减小,当平衡时,压强不再变化,正确;d、根据质量守恒定律,该恒容容器中的气体的密度一直不变,不能判断平衡状态的到达,错误,答案选c。 (2)甲与乙比,反应物的浓度小,所以反应速率慢,达平衡的时间长,则t>5min; (3)氮气的初始浓度是4mol/L,平衡浓度是3mol/L,所以氮气的浓度减少1mol/L,则乙中氮气的平均反应速率为1mol/L/5min=0.2mol·L-1·min-1 (4)乙与甲比,乙的反应物浓度是甲的2倍,相当于在甲的平衡的基础上又充入3 mol H2、2 mol N2,若平衡不移动,则2c1 =3mol/L,ω1 = ω2,而实际在恒温恒容时增大反应物的浓度平衡正向移动,所以3>2c1,ω2 >ω1 ,ab错误;对于恒容条件下的可逆反应,体系中各物质均是气体,乙中的气体质量是甲中气体质量的2倍,所以乙的密度也是甲的2倍,c正确,答案选c。 (5)根据(3)的计算,消耗氮气1mol/L,消耗氢气3mol/L,则生成氨气2mol/L.该温度下,容器乙中各物质的平衡浓度分别为c(N2)=3mol/L,c(H2)=3mol/L,c(NH3)=2mol/L,所以 K= c(NH3)2/ c(N2)·c(H2)3=4/81(mol/L)-2 |
举一反三
甲醇是一种用途广泛的化工原料。 (1)工业上常用下列两种反应制备甲醇: ①CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH1= -90.1KJ/mol ②CO2(g)+ 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(l) ΔH2 已知:CO(g)+ H2O (g) = CO2 (g) + H2 (g) ΔH3=-41.1 KJ/mol ③ H2O (l) =H2O (g) ΔH4=+44.0KJ/mol ④ 则ΔH2= (2)实验室模拟用CO和H2反应来制甲醇。在250℃下,将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中,各物质的物质的量浓度(mol•L-1)变化如下表所示:(前6min没有改变条件)
| 2min
| 4min
| 6min
| 8min
| …
| CO
| 0.07
| 0.06
| 0.06
| 0.05
| …
| H2
| x
| 0.12
| 0.12
| 0.2
| …
| CH3OH
| 0.03
| 0.04
| 0.04
| 0.05
| …
| ①x= 。 ②250℃时该反应的平衡常数K值为: (不必化简)。 ③若6min~8min只改变了某一条件,所改变的条件是 。 ④第8min时,该反应是不是达到平衡状态 。(填“是”或“不是”) ⑤该合成反应的温度一般控制在240~270℃,选择此温度的原因是:Ⅰ.此温度下的催化剂活性高;Ⅱ. 。 (3)电解甲醇水溶液制氢的优点是需要的电压低,而且制得的氢气比电解相同物质的量的水多。写出电解甲醇水溶液的反应式为:阳极: 。 |
醋酸是中学常用的一种弱酸。 (1)取0.10mol CH3COOH作导电性实验,测得其导电率随加入的水量变化如图所示:
①开始时导电率为0说明: 。 ② 比较a、b点的相关性质(填“>”、“<”、“=”):n(H+):a b;c(CH3COO-):a b;完全中和时消耗NaOH的物质的量:a b; ③若b点时,溶液中c(CH3COOH)=0.10mol/L,c(H+)=1.3×10-3mol/L,则此时c(CH3COO-)约为 mol/L;计算b点时醋酸的电离平衡常数,写出计算过程 。 (2)已知:H+(aq) + OH-(aq) = H2O(l) △H1="-57.3" kJ/mol CH3COOH(aq) H+(aq) +CH3COO-(aq) △H2="+1.3" kJ/mol 写出稀醋酸与稀烧碱溶液反应的热化学方程式: 。 (3)室温下,取浓度均为0.10mol/L的醋酸与醋酸钠溶液等体积混合后,测得其pH<6,写出混合溶液中的物料守恒关系式 ;并列出其中的离子浓度大小顺序(由大到小) 。 |
2013年以来,全国很多地区都曾陷入严重的雾霾和污染天气中,冬季取暖排放的CO2、汽车尾气等都是形成雾霾的因素。 (1)已知:① N2(g) + O2(g)=2NO(g) △H=+179.5 kJ/mol ②2NO(g) + O2(g)=2NO2(g) △H=-112.3 kJ/mol ③2NO(g) +2CO(g)=N2(g) +2CO2(g) △H=-759.8 kJ/mol 下图是在101kPa,298K条件下1mol NO2和1mol CO反应生成1mol CO2和1mol NO过程中能量变化的示意图。则a= 。
(2)将不同物质的量的H2O(g)和CO分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应: H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组
| 温度/℃
| 起始量/mol
| 平衡量/mol
| 达到平衡所需时间/min
| H2O
| CO
| CO
| H2
| 1
| 650
| 2
| 4
| 2.4
| 1.6
| 5
| 2
| 900
| 1
| 2
| 1.6
| 0.4
| 3
| 3
| 900
| a
| b
| c
| d
| t
| ①实验组1中以v(CO2)表示的反应速率为 ,此温度下的平衡常数为 ,温度升高时平衡常数会 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 ②650℃时,若在此容器中开始充入2mol H2O(g)、 1mol CO、 1 mol CO2和 x molH2,若要使反应在开始时正向进行,则x应满足的条件是 。 ③若a=2,b=1,则达平衡时实验组2中H2O(g)和实验组3中CO的转化率的关系为α2 (H2O) α3 (CO)(填“<”、“>”或“=”)。 |
已知胆矾溶于水时溶液温度降低,室温下将1mol无水硫酸铜制成溶液时放出热量为Q1 kJ,又知胆矾分解的热化学方程式为:CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l) ΔH=+Q2 mol·L则Q1和Q2的关系为( )A.Q1<Q2 | B.Q1>Q2 | C.Q1=Q2 | D.无法确定 |
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平衡是化学反应原理中的重要内容。按要求回答下列问题: (1)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1 平衡常数为K1 2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH2 平衡常数为K2 则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的ΔH="______" (用ΔH 1和ΔH 2表示);此反应该温度下的平衡常数K=______(用K1和K2表示)。 (2)已知A(g)+B(g) C(g)+D(g),该反应在3L密闭容器中,在两种不同的条件下进行反应,A、B的起始物质的是分别为3.0mol和6.0mol,其中实验I的条件为T1℃。A的物质的量随时间的变化如图所示。
①实验Ⅱ可能改变的条件是_______________。 ②T1℃时该反应的平衡常数为_____(用分数表 示),达到平衡时,A的反应速率为____。 (3)已知HCN溶液的电离平衡常数Ka=10-5mol•L-1,c平衡(HCN)≈c起始(HCN),水的电离可不计,则此温度下0.1 mol•L-1的HCN溶液的pH=_________。 (4)对于0.1mol•L-1 Na2CO3溶液,该溶液中离子浓度由大到小的顺序是______,向该溶液中加水稀释的过程中,c(H2CO3)逐渐____(填“增大”“不变”或“减小”, 下同) ,c(H2CO3)/ c(CO32-)逐渐______。 |
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