(12分) 1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨。2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体表面合成氨的反应过程,示意如下图:(1)图
题型:不详难度:来源:
(12分) 1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨。2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体表面合成氨的反应过程,示意如下图:
(1)图⑤表示生成的NH3离开催化剂表面,图②和图③的含义分别是______,______。 (2)已知:4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) + 6H2O(g); ΔH= - 1266.8 kJ/mol N2(g) + O2(g) =" 2NO(g)" ; ΔH =" +" 180.5kJ/mol, 氨催化氧化的热化学方程式为__________。 (3)500℃下,在A、B两个容器中均发生合成氨的反应。隔板Ⅰ固定不动,活塞Ⅱ可自由移动。
①当合成氨在容器B中达平衡时,测得其中含有1.0molN2,0.4molH2,0.4molNH3,此时容积为2.0L。则此条件下的平衡常数为____________;保持温度和压强不变,向此容器中通入0.36molN2,平衡将__________(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。 ②向A、B两容器中均通入xmolN2和ymolH2,初始A、B容积相同,并保持温度不变。若要平衡时保持N2在A、B两容器中的体积分数相同,则x与y之间必须满足的关系式为____。 |
答案
(14分) (1)N2、H2被吸附在催化剂表面,(2分)在催化剂表面N2、H2中化学键断裂(2分) (2)4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.8kJ/mol(3分) (3)10(2分) 逆向(2分) x=y (3分) |
解析
试题分析:(1)氮气、氢气在催化剂表面合成氨反应过程的顺序为:图①氮气分子和氢气分子向催化剂表面靠近,图②氮气和氢气吸附在催化剂的表面,图③在催化剂的作用下分解成氢原子和氮原子,在催化剂表面N2、H2中的化学键断裂。 (2)①4NH3(g)+3O2(g)═2N2(g)+6H2O(g)△H=-1266.8kJ•mol-1; ②N2(g) + O2(g) = 2NO(g) ΔH =" +" 180.5kJ/mol; 根据盖斯定律①+2×②可得:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H=(-1266.8kJ•mol-1+2×180.5kJ•mol-1)=-905.8kJ/mol,可写出热化学方程式。 (3)①N2、H2、NH3的平衡浓度分别为:0.5mol•L‾1、0.2mol•L‾1、o.2mol•L‾1,则平衡常数K=0.22÷(0.5×0.23)=10;保持温度和压强不变,向此容器中通入0.36molN2,气体总物质的量为1.0mol+0.4mol+0.4mol+0.36mol=2.16mol,体积与物质的量成正比,则体积为2L×2.16mol/1.8mol=2.4L,则Q=(0.4/2.4)2÷[1.36/2.4×(0.4/2.4)3]=10.6>K,则平衡将向逆向移动;设转化率为a,根据三段式可得: N2 + 3H2 2NH3 起始物质的量(mol) x y 0 转化物质的量(mol) ax 3ax 2ax 平衡物质的量(mol) x-ax y-3ax 2ax 则N2的体积分数为x(1-a)/(x+y-2ax),当x=y时,上式为定值=50%,所以若要平衡时保持N2在A、B两容器中的体积分数相同,则x与y之间必须满足的关系式为x=y。 |
举一反三
在一个容积为2 L的恒容密闭容器中加入0.2 mol CO和0.4 mol H2,发生反应: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 实验测得在300℃和500℃时,甲醇的物质的量(mol)随时间的变化如下表所示。
| 10 min
| 20 min
| 30 min
| 40 min
| 50 min
| 60 min
| 300℃
| 0.080
| 0.120
| 0.150
| 0.168
| 0.180
| 0.180
| 500℃
| 0.120
| 0.150
| 0.156
| 0.160
| 0.160
| 0.160
| 下列说法正确的是 A.该反应的ΔH>0,升高温度,化学平衡常数K增大 B.300℃时,前20 min内的反应速率v(H2)="0.003" mol·L-1·min-1 C.采取加压、增大c(H2)、加入合适的催化剂等措施都能提高CO的转化率 D.500℃时,在起始时向容器中加入0.1 mol CO和0.3 mol H2,可计算出反应达平衡后甲醇的浓度 |
纽约一家公司设计出Soccket足球,每被踢一下,足球的内置机制就会把能量储存起来;被储存的能量可以通过USB接口给手机或其他小家电充电。在Soccket足球充放电的过程中,能量转化的主要形式是
A.电能→ 化学能→电能 B.化学能→电能→化学能 C,机械能→电能→化学能 D.机械能→化学能→电能 |
已知2 mol H2(g)燃烧生成液态水放出的热量为571.6 lkJ,而2 molH2 (g)完全燃烧生成气态水放的热量为483. 6 kJ。下列说法正确的是A.l molH2O (I)变成lmolH2O (g),向外界释放能量 | B.1 molH2O (g)分解成H2(g)和O2(g),吸收241. 8 kJ能量 | C.2 mol H2(g)和l mol O2(g)的总能量小于2 molH2O(1)的能量 | D.断裂2 molH2O (g)中所有的O-H键,吸收483. 6 kJ能量 |
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下列各反应的能量变化分别用如下形式的示意图表示,其中正确的是
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(10分)化学在生活中有很多的应用,如臭氧可用于空气净化、饮用水消毒、工业废物处理和作为漂白剂等,氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,具有较高的硬度且耐高温。 (1)臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。已知: 反应生成3 mol Ag2O(s)时放出的热量为 反应生成4 mol Ag(s)时吸收的热量为62.2 kJ,试根据题给数据判断O3转化为O2是________(填“放热”或“吸热”)反应。 (2)氮化硅()可由石英与焦炭在高温的氯气流中通过如下反应制得:
在VL的密闭容器中进行反应,实验数据如下表:
①实验l和实验2表明,________对反应速率有影响,对同一规律研究的实验还有一组是________(填实验序号)。本实验还研究了_______对反应速率的影响。。 ②实验5中,t1________(填“>”、“<”或“=”)120,平衡时,二氧化硅的转化率为____________________。 |
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