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 |
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正(N2)=v逆(H2) c.3v正(H2)=2v逆(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 。 |
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 |
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 |
|
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正(H2)=v逆(H2O) |
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