合成氨工业的核心反应是:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=Q kJ·mol-1,能量变化如下图,回答下列问题:(1)在反应体系中加入催化剂,反应速

合成氨工业的核心反应是:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=Q kJ·mol-1,能量变化如下图,回答下列问题:(1)在反应体系中加入催化剂,反应速

题型:不详难度:来源:
合成氨工业的核心反应是:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=Q kJ·mol-1,能量变化如下图,回答下列问题:

(1)在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1和E2的变化是:E1________,E2________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)在500℃、2×107Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5 mol N2和1.5 mol H2,充分反应后,放出的热量________ 46.2 kJ(填“<”、“>”或“=”)。
(3)关于该反应的下列说法中,正确的是________。
A.ΔH>0,ΔS>0        B.ΔH>0,ΔS<0
C.ΔH<0,ΔS>0       D.ΔH<0,ΔS<0
(4)将一定量的N2(g)和H2(g)放入1 L密闭容器中,在500℃、2×107Pa下达到平衡,测得N2为0.10 mol,H2为0.30 mol,NH3为0.10 mol。计算该条件下达到平衡时H2转化为NH3的转化率________。若升高温度,K值变化________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)在上述(4)反应条件的密闭容器中,欲提高合成氨中H2的转化率,下列措施可行的是________(填字母)。
A.向容器中按原比例再充入原料气
B.向容器中再充入惰性气体
C.改变反应的催化剂
D.分离出氨气
答案
(1)减小 减小 (2)< (3)D (4)33.3% 减小 (5)A、D
解析
(1)在反应体系中加入催化剂,降低了反应的活化能,即E1减小,E2减小,反应热不变。
(2)由图像可知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,使用催化剂,加快了反应速率,但平衡并不移动,平衡转化率不变,上述反应仍不能进行彻底,故0.5 mol N2和1.5 mol H2充分反应后放出的热量应小于46.2 kJ。
(3)由图可知ΔH<0,根据反应方程式可知气体的物质的量减小,ΔS<0。
(4)    N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始:  m     n       0
转化:  x     3x       2x
平衡:  m-x  n-3x    2x
根据题意m-x=0.1 mol n-3x=0.3 mol 2x=0.1 mol
故x=0.05 mol m=0.15 mol n=0.45 mol
α(H2)=×100%=33.3%。
ΔH<0,升温,平衡左移,K值减小。
(5)欲提高H2的转化率应使平衡右移,向容器中按原比例再充入原料气,相当于增大压强,平衡右移,A可行,B中充惰性气体对平衡无影响,C中改变催化剂不改变平衡移动,D中分离出氨气,平衡右移,方法可行,故选A、D。
举一反三
在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16 mol充人10 L恒容密闭容器中,发生反应 X(g)+Y(g)2Z(g) △H<0,一段时间后达到平衡,反应过程中测定的数据如下表:
t/min
2
4
7
9
n( Y)/mol
0.12
0.11
0.10
0.10
 
下列说法正确的是
A.反应前2 min的平均速率v(Z)=2.0×10-3mo1·L-l·min-l
B.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前v(逆)>v(正)
C.该温度下,此反应的平衡常数K =l.44
D.其他条件不变,再充人0.2 mol Z,平衡时X的体积分数增大
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氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)在T℃时,将0.6molH2和0.4molN2置于容积为2 L的密闭容器中(压强为mPa)发生反应:3H2+N22NH3 △H<0。若保持温度不变,某兴趣小组同学测得反应过程中容器内压强随时间变化如图所示:8 min内分钟NH3的平均生成速率为   mol·L-1·min-1

(2)仍在T℃时,将0.6molH2和0.4molN2置于一容积可变的密闭容 器中。
①下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是      (填序号)。
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为l:3:2
b.3v(N2)=v(H2)
c.3v(H2)=2v(NH3)
d.混合气体的密度保持不变
e.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
②该条件下达到平衡时NH3的体积分数与题(1)条件下NH3的体积分数相比          (填“变大”“变小”或“不变”)。
③达到平衡后,改变某一条件使反应速率发生了如图所示的变化,改 变的条件可能是         

a.升高温度,同时加压
b.降低温度,同时减压
c.保持温度、压强不变,增大反应物浓度
d.保持温度、压强不变,减小生成物浓度
(3)硝酸厂的尾气含有氮氧化物,不经处理直接排放将污染空气。   氨气能将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
2NH3(g)+5NO2(g)=7NO(g)+3H2O(g)  H=-akJ·mol-1
4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) H=-bkJ·mol-1
则NH3直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:              
若标准状况下NO与NO2混合气体40.32L被足量氨水完全吸收,产生标准状况下氮气42.56L。该混合气体中NO与NO2的体积之比为       
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某温度下,密闭容器中X、Y、Z、W四种气体的初始浓度和平衡浓度如下表,下列说法错误的是
物质
X
Y
Z
W
初始浓度/mol·L-1
0.5
0.6
0
0
平衡浓度/mol·L-1
0.1
0.1
0.4
0.6
 
A.反应达到平衡时,X的转化率为80% 
B.该反应的平衡常数表达式为K=
C.增大压强其平衡常数不变,但使平衡向生成Z的方向移动
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
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可逆反应,反应过程中,当其他条件不变时,C在混合物中的含量与温度(T)的关系如图I所示,反应速率(v)与压强(p)的关系如图II所示。据图分析,以下说法正确的是(  )
A.T1<T2,Q>0
B.增大压强,物质B的转化率增大
C.反应达平衡后,增加少量的D,平衡逆向移动 
D.a+b>c+d

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10000C时,硫酸钠可与氢气发生反应:。请回答下列问题:
(1)上述反应的平衡常数表达式为:                           。
(2)上述反应在三个不同条件下进行,其中H2的浓度随时间的变化如图所示。

①与曲线a比较,b和c分别仅改变一种反应条件,则曲线b改变的条件为         
②该反应的△H___0(填“>”、“<”或“=”),其判断理由是                        
(3)该温度下,向2L盛有1.42g Na2SO4的密闭容器中通入H2,5min后测得
固体质量为1.10g。则该时间范围内的平均反应速率v(H2)=          
(4)能说明该反应已达到平衡状态的是        (填字母,下同)。
a.容器内压强保持不变
b.容器内气体密度保持不变
c.c(H2)=c(H2O)d.v(H2)=v(H2O)
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