氨气是生产化肥、硝酸等的重要原料,围绕合成氨人们进行了一系列的研究(1)氢气既能与氮气又能与氧气发生反应,但是反应的条件却不相同。已知:2H2 (g) + O2
题型:不详难度:来源:
氨气是生产化肥、硝酸等的重要原料,围绕合成氨人们进行了一系列的研究 (1)氢气既能与氮气又能与氧气发生反应,但是反应的条件却不相同。 已知:2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g) ΔH =" -483.6" kJ/mol 3H2 (g) + N2 (g) 2NH3 (g) ΔH =" -92.4" kJ/mol
计算断裂1 mol N≡N键需要能量 kJ , 氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键 (填“强”或“弱”),因此氢气与二者反应的条件不同。 (2)固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程:N2 (g) + O2 (g) =" 2NO" (g) ΔH =" +180.8" kJ/mol ,工业合成氨则是人工固氮。 分析两种固氮反应的平衡常数,下列结论正确的是 。
反应
| 大气固氮
| 工业固氮
| 温度/℃
| 27
| 2000
| 25
| 350
| 400
| 450
| K
| 3.84×10-31
| 0.1
| 5×108
| 1.847
| 0.507
| 0.152
| A.常温下,大气固氮几乎不可能进行,而工业固氮非常容易进行 B.人类大规模模拟大气固氮是无意义的 C.工业固氮温度越低,氮气与氢气反应越完全 D.K越大说明合成氨反应的速率越大 (3)在恒温恒容密闭容器中按照甲、乙、丙三种方式分别投料, 发生反应:3H2 (g) + N2 (g) 2NH3 (g)测得甲容器中H2的转化率为40%。 判断乙容器中反应进行的方向 。(填“正向”或“逆向”) 达平衡时,甲、乙、丙三容器中NH3的体积分数大小顺序为 。 (4)氨气是合成硝酸的原料,写出氨气与氧气反应生成一氧化氮和气态水的热化学方程式 。 |
答案
(9分) (1)946 kJ/mol (2分) 强(1分) (2)BC(2分,少选得1分,多选错选不得分) (3)①逆向(1分) ② 丙>甲=乙(1分) (4)4NH3(g) + 5NO(g) =" 4NO(g)" + 6H2O(g) ΔH=" -904.4kJ/mol" (2分) (化学反应书写正确得1分,ΔH正确得1分) |
解析
试题分析: (1)断裂3 molH-H键需要能量436×3kJ与断裂1 mol N≡N键需要能量和减去形成2molNH3放出能量的差值为-92.4 kJ/mol ,可知断裂1 mol N≡N键需要能量946 kJ/mol;根据键能的大小可知氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键强。 (2)A.常温下,根据平衡常数大气固氮几乎不可能进行,而工业固氮虽然平衡常数大,不代表反应容易进行,错误;B.大气固氮反应程度很小,所以人类大规模模拟大气固氮是无意义的,正确;C.工业固氮温度越低,K越大,氮气与氢气反应越完全,正确;D.K越大说明合成氨反应程度很大,而不表示速率越大,错误。 (3)①根据转化率可知甲在建立平衡时各物质量分别为1.8,0.6,0.8,对比乙数据知乙中方向为逆向;② 甲乙为等效平衡,NH3的体积分数相同,丙的物料相当于甲乙的两倍,压强增大平衡正移,NH3的体积分数最大大,得:丙>甲=乙(1分) (4)根据反应为: ①2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g) ΔH =" -483.6" kJ/mol ②3H2 (g) + N2 (g) 2NH3 (g) ΔH =" -92.4" kJ/mol ③N2 (g) + O2 (g) =" 2NO" (g) ΔH =" +180.8" kJ/mol, 由①×3-②×2+③×2得4NH3(g) + 5NO(g) =" 4NO(g)" + 6H2O(g) ΔH=" -904.4kJ/mol" |
举一反三
(I某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以NH4+和NH3·H2O的形式存在。在微生物作用下,NH4+经过两步反应被氧化成NO3-,两步反应的能量变化示意图如下:
(1)1 mo1NH4+(aq)全部氧化成NO3-(aq)的热化学方程式是 _ 。 (2)在一定条件下,向废水中加入CH3OH,将HNO3还原成 N2,若该反应消耗32gCH3OH转移6mol电子,则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是_ 。 (B)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术 将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式如下:2NO十2CO2CO2+ N2 △H 某温度下用气体传感器测得不同的时间的NO和CO浓度如下表:
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响): (1)在上述条件下反应能够自发进行,则反应的△H 0(填写“>”、“<”、“=”) (2)在该温度下,反应的平衡常数K= (只写出计算结果); (3)某同学设计了三组实验,分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律, 部分实验条件如下表:
该同学画出了表中三个实验条件下,混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图,请在图上标明各条曲线的实验编号; |
目前,消除氮氧化物污染有多种方法。 (1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知: ①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574 kJ·mol-1 ②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160 kJ·mol-1 ③H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1 写出CH4 (g)与NO2 (g)反应生成N2 (g) ,CO2(g)和H2O(l)的热化学方程 式_____________________ (2)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T。C)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下
①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据 是_______ A.容器内CO2的浓度保持不变 B.v正(N2)="2" v正(NO) C.容器内压强保持不变 D.混合气体的密度保持不变 E.混合气体的平均相对分子质量保持不变 ②在T。C时.该反应的平衡常数为_______(保留两位小数); ③在30 min,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件是_______ (3)科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为: 2CO+2NON2+2CO2 ΔH<0研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率.为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反 应速率的影响规律、某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下表中。 ①上表中:a=_______,b=________,e=________ ②请在给出的坐标图中,画出上表中实验II和实验III条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图,并标明相应的实验编号 |
根据下图可以写出热化学方程式As2O5(s) = As2O3( s) +O2( g) △H =" a" kJ/mol。则a为
A.+1533.8 | B.— 1533.8 | C.+295.4 | D.—295.4 |
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硫单质有两种常见的同素异形体:单斜硫和正交硫。已知常温常压下: ① S (s,单斜)+O2 (g)→SO2 (g)+297.16kJ; ② S (s,正交)+O2 (g)→SO2 (g)+296.83kJ 下列说法正确的是A.常温常压下单斜硫比正交硫稳定 | B.单斜硫转变为正交硫的能量变化可用下图表示
| C.S(g)+O2(g)→SO2(g)+Q3 Q3>296.83kJ | D.反应①中生成1 L SO2 (g)放出297.16kJ热量 |
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甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种反应原理如下: CH3OH(g) + H2O(g) → CO2(g) + 3H2(g) – 49.0 kJ 下列说法正确的是A.1 LCH3OH蒸汽与1 L水蒸汽反应生成1 L CO2气体与3 L氢气吸收热量49.0 kJ | B.1个CH3OH分子与1个水分子反应生成1个CO2分子与3个H2分子吸收49.0 kJ热量 | C.相同条件下1molCH3OH(g)与1mol H2O(g)的能量总和小于1molCO2(g)与3 mol H2(g)的能量总和 | D.1 molCH3OH蒸汽与1 mol液态水反应生成1mol CO2气体与3 mol 氢气吸收的热量小于49.0 kJ |
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