(15分)氨气是一种重要的化工原料,大量用于制造尿素、纯碱、铵态氮肥以及硝酸,在有机合成工业中制合成纤维、塑料、染料等。请回答下列问题: (1)氨气是工业制备硝酸的重要原料,已知下列三个热化学方程式: ① N2 (g)+ 3H2 (g)2NH3 (g) △H1 ② 4NH3(g) +5O2 (g)= 4NO(g) +6H2O(l) △H2 ③ N2 (g)+ O2 (g)= 2NO (g) △H 能否应用△H1和△H2表示△H? 若能用△H1和△H2表示△H,则写出△H= ;若不能,说明理由: 。 (2)在相同的温度下,容积相等的两个恒容密闭容器(编号分别为a和b)中,一定量的氮气和氢气发生下列可逆反应: N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) △H=-92.4 kJ/mol 实验测得反应起始时各物质的物质的量及平衡时放出的热量如下表:
容器编号
| 起始时各物质物质的量/mol
| 平衡时反应
| N2
| H2
| NH3
| a
| 1
| 3
| 0
| 23.1
| b
| 2
| 6
| 0
| 未知(用E表示)
| 下列说法正确的是 (填序号) ①反应a和反应b的氢气转化率相同 ②利用已知数据可以计算反应b的平衡常数 ③利用已知数据可以计算反应b放出的能量E ④平衡时a、b两个反应的氨气体积分数为1:1 (3)温度为400℃、压强为30Mpa的情况下,密闭容器中发生氢气与氮气的合成氨反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H<0 。 氨气的物质的量[n(NH3)]和氢气的物质的量[n(H2)]随时间变化的关系如下图:
正反应速率最大的点是 (选填a、b、c、d中的一个或几个),氮气的物质的量[n(N2)]相等的两点是 (选填a、b、c、d中的两个);保持其他条件不变,将温度改为600℃,在上图中画出反应达到平衡的过程中氨气的变化曲线。 (4)工业合成氨用煤制备原料气氢气时,往往排放大量的二氧化碳。实际工业生成中可利用二氧化碳联合生产二甲醚(CH3OCH3),一定条件下,在容积固定的密闭设备中发生反应: 2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H<0 两个密闭恒容容器中在温度均为T且保持不变的情况下进行上述反应,一段时间后测得两个容器中有关数据及正逆反应速率关系如下表:
容器
| c(CO2) /mol·L-1
| c(H2) /mol·L-1
| c(CH3OCH3) /mol·L-1
| c(H2O) /mol·L-1
| v (正)和v (逆)比较
| 容器I
| 1.0×10-2
| 1.0×10-2
| 1.0×10-4
| 1.0×10-4
| v (正)=v (逆)
| 容器II
| 2.0×10-2
| 1.0×10-2
| 1.0×10-4
| 2.0×10-4
|
| 容器I中的反应 (选填“是”或“否”)达到平衡状态,该反应在温度为T时的平衡常数K= 。表格内的空格处v(正)与v(逆)的大小关系是 。 |