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【題目】德國化學家哈伯(F. Haber, 1868-1930)發(fā)明的合成氨技術使大氣中的氮氣變成了生產氮肥的永不枯竭的廉價來源,從而使農業(yè)生產依賴土壤的程度減弱,解決了地球上因糧食不足導致的饑餓和死亡問題。因此這位解救世界糧食危機的化學天才獲得了 1918年諾貝爾化學獎,F在我們在實驗室模擬工業(yè)制氨的過程,以探究外界條件對平衡的影響。

查閱資料,獲得以下鍵能數據:

化學鍵

N≡N

H-H

N-H

鍵能/(kJ/mol)

946

436

391

(1)計算工業(yè)合成氨反應的反應熱:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=________ kJ/mol

(2)一定溫度下,向一個恒壓容器中充入N20.6mol,H2 0 .5mol,在一定溫度下進行反應:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),達到平衡時,N2的轉化率為1/6,此時容器的體積為1L。

①該溫度時容器中平衡體系的平衡常數是______________。

②若保持平衡時的溫度和壓強不變,繼續(xù)向平衡體系中通入0.9mol N2,則平衡將____(填“正向”,“逆向”或“不”)移動。

(3)在兩個壓強相等,溫度分別為T1和T2的容器中充入由1 mol N2和3 molH2組成的混合氣體,發(fā)生反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),平衡后改變容器體積,容器內 N2的體積分數隨壓強的變化如圖所示。據圖判斷下列說法正確的是______________

a.A、 B、 C三點的平衡常數大小關系:KA<KB<KC

b.B點和C點的H2濃度大小關系:B<C

c.A點和B點混合氣體的密度大小關系:A<B

d.A點和C點混合氣體的平均相對分子質量大小關系:A>C

(4)合成氨工業(yè)會產生大量副產物CO2,工業(yè)上常用高濃度的K2CO3溶液吸收CO2,,得溶液X,再利用電解法K2CO3溶液再生,其裝置如圖所示:

①在陽極區(qū)發(fā)生的反應包括____________________和H++ HCO3-=H2O+CO2↑。

②簡述CO32-在陰極區(qū)再生的原理________________。

③再生裝置中產生的CO2和H2在一定條件下反應生成甲醇,工業(yè)上利用該反應合成甲醇。

已知:25 ℃,101 KPa下:

2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g) Δ H1=-484kJ/mol

2CH3OH(g)+3 O2(g)=2CO2 (g)+4H2O(g) Δ H2=-1352kJ/mol

寫出CO2和H2生成1molCH3OH(g)的熱化學方程式______________________________。

【答案】 -92 ⑵①10mol2/L2 逆向 bc ⑷①4OH--4e-=2H2O+O2 溶液中HCO3-存在電離平衡:③HCO3-H++CO32-(1分),陰極H+放電,c(H+)減小平衡右移CO32-再生(1分)答案2:陰極H+放電使c(H+)增大(1分),OH-與HCO3-反應生成CO32-(1分)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-50kJ/mol

【解析】(1)本題考查焓變與鍵能的關系,△H=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和=(946+3×436-2×3×391)kJ·mol-1=-92kJ·mol-1;(2)本題考查化學平衡常數的計算,

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

起始(mol·L-1)0.6 0.5 0

變化: 0.6×1/6 0.3 0.2

平衡: 0.5 0.2 0.2

根據化學平衡常數的定義,K=c2(NH3)/[c3(H2)×c(N2)]=0.22/(0.23×0.5)=10,②恒溫恒壓下,再通入0.9molN2,體積增大,濃度減小,平衡向逆反應方向進行;(3)本題考查化學平衡圖像,a、根據勒夏特列原理,正反應方向是放熱反應,等壓下,升高溫度,平衡向逆反應反應進行,N2的體積分數增大,即T2>T1,化學平衡常數只受溫度影響,溫度不變,化學平衡常數不變,即KA<KB=KC, 故錯誤;b、增大壓強,平衡向正反應方向進行,因此C點氫氣的濃度小于B點氫氣濃度,故正確;c、根據密度的定義,組分都是氣體,氣體質量不變,A→B,氣體物質的量減小,體積減小,即B點的密度大于A點,故正確;d、根據摩爾質量的定義,組分都是氣體,氣體的質量不變, A到C氣體物質的量減小,即C點氣體的物質的量小于A點,因此C點氣體平均相對分子質量大于A點,故錯誤;(4)本題考查電解原理,①連有電源正極的電極為陽極,根據裝置圖,陽極反應式為4OH-4e=O2↑+2H2O;②HCO3溶液中存在HCO3H+CO32-,陰極反應式為2H+2e=H2↑,消耗H,促使平衡向正反應方向進行;③根據蓋斯定律,①×3/2-②/2得到:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=(-484×3/2+1352/2)kJ·mol-1=-50kJ/mol 。

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】科學家對原子結構的認識順序正確的是( ) ①道爾頓原子模型 ②湯姆生原子模型 ③盧瑟福原子模型 ④電子云模型.
A.①③②④
B.④①②③
C.④②③①
D.①②③④

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】NO2與SO2能發(fā)生反應:NO2+SO2SO3+NO,某研究小組對此進行相關實驗探究。

(1)已知:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H=-113.0 kJ mol-1

2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H=-196. 6 kJ mol-1

則NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+N0(g) △H= ________.

(2)實驗中,尾氣可以用堿溶液吸收。NaOH溶液吸收N02時,發(fā)生的反應為:

2NO2+2OH- =NO2- +NO3- +H2O,反應中形成的化學鍵是________(填化學鍵的類型);用NaOH溶液吸收少量SO2的離子方程式為____________。

(3)在固定體積的密閉容器中,使用某種催化劑,改變原料氣配比[n0(NO2) : n0 (SO2)] 進行多組實驗(各次實驗的溫度可能相同,也可能不同),測定NO2的平衡轉化率[a(NO2)]。 部分實驗結果如圖所示:

①當容器內_______(填標號)不再隨時間的變化而改變時,可以不斷反應達到了化學平衡狀態(tài)。

a.氣體的壓強

b.氣體的平均摩爾質量

c.氣體的密度

d.NO2的體積分數

②如果要將圖中C點的平衡狀態(tài)改變?yōu)锽點的平衡狀態(tài),應采取的措施是________。

③若A點對應實驗中,S02(g)的起始濃度為c0 molL-1 ,經過t min達到平衡狀態(tài),該時段化學反應速率(N02)= _________molL-1min -1.

④圖中C、D兩點對應的實驗溫度分別為Tc和Td,通過計算判斷::Tc_____Td(填“>”、“=”或“<”)。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】NH3是一種重要的化工原料,在生產、生活中用途廣泛。

(1)已知:

共價鍵

鍵能/ kJ·mol-1

H―H

436

N≡N

946

N―H

391

注:拆開氣態(tài)物質中1 mol某種共價鍵需要吸收的能量,就是該共價鍵的鍵能。

N2 (g)+3 H2 (g)2 NH3 (g) H =____kJ·mol-1

(2)一定溫度下,向恒容的密閉容器中充入N2和H2發(fā)生反應:N2 +3H2 2NH3,測得各組分濃度隨時間變化如圖1所示。

①表示c(N2)的曲線是__(填“曲線A”、“曲線B”或“曲線C”)。

②0~t0時用H2表示反應速率v(H2)____mol·L-1·min-1。

③下列能說明該反應達到平衡的是____

a.混合氣體的壓強不再變化

b.2c(H2)= 3c(NH3)

c.混合氣體的質量不再變化

d.NH3的體積分數不再變化

(3)潛艇中使用的液氨-液氧燃料電池工作原理如圖2所示:

①電極b名稱是____

②電解質溶液中OH-離子向____移動(填“電極a”或“電極b”)。

③電極a的電極反應式為____。

(4)可通過NH3與NaClO反應來制得火箭燃料肼(N2H4)。該反應的化學反應方程式是____。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】第四周期的Cr、Fe、CoNi、CuZn等許多金屬能形成配合物。

(1)Cr3+的核外電子排布式為____________________, 配離子[Cr(H2O)6] 3+中,與Cr3+形成配位鍵的原子是________(填元素符號)。

(2)NH3是一種很好的配體,氨分子是____________(填“極性”或“非極性”)分子,NH3的沸點_____________(填“高于”、“等于”或“低于”)AsH3。

(3)科學家通過X-射線測得膽礬(CuSO4·5H2O)的結構示意圖可簡單表示如下:

圖中虛線表示的作用力為_______________________;

(4)膽礬溶液與氨水在一定條件下可以生成Cu(NH3)4SO4·H2O晶體。在Cu(NH3)4SO4·H2O晶體中,[Cu(NH3)4]2+為平面正方形結構,呈正四面體結構的原子團是_________,其中心原子的雜化類型是______。

(5)金屬鎳粉在CO氣流中輕微加熱,生成無色揮發(fā)性液態(tài)Ni(CO)4,呈正四面體構型。Ni(CO)4易溶于_________(填標號)。

A. B.四氯化碳 C. D.硫酸鎳溶液

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】分類法在化學學科的發(fā)展中起到了非常重要的作用。下列屬于有機物的是( )
A.H2SO4
B.KAl(SO4)2· 12H2O
C.C2H5OH
D.Ca(OH)2

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】已知2-丁烯有順、反兩種異構體,在某條件下兩種氣體處于平衡,下列說法正確的是 ( )

△H= -4.2 kJ/mol

A. 反-2-丁烯和順-2-丁烯具有相同的熔沸點。

B. 順-2-丁烯比反-2-丁烯更穩(wěn)定。

C. 加壓和降溫有利于平衡向生成順-2-丁烯反應方向移動

D. 反-2-丁烯和順-2-丁烯的核磁共振氫譜都有兩個峰。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】丙烯腈(CH2=CHCN)是一種重要的化工原料,工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產,主要副產物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN)等,回答下列問題:

(1)以丙烯、氨、氧氣為原料,在催化劑存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副產物丙烯醛(C3H4O)的熱化學方程式如下:

①C3H6(g)+NH3(g)+ 3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g) ΔH =-515kJ/mol

①C3H6(g)+ O2(g)=C3H4O(g)+H2O(g) ΔH =-353kJ/mol

兩個反應在熱力學上趨勢均很大,其原因是________;有利于提高丙烯腈平衡產率的反應條件是________;提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因素是________。

(2)圖(a)為丙烯腈產率與反應溫度的關系曲線,最高產率對應溫度為460℃。低于460時,丙烯腈的產率________(填“是”或者“不是”)對應溫度下的平衡產率,判斷理由是________;高于460℃時,丙烯腈產率降低的可能原因是________(雙選,填標號)

A.催化劑活性降低 B.平衡常數變大 C.副反應增多 D.反應活化能增大

(3)丙烯腈和丙烯醛的產率與n(氨)/n(丙烯)的關系如圖(b)所示。由圖可知,最佳n(氨)/n(丙烯)約為,理由是_______________。進料氨、空氣、丙烯的理論體積約為________。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】前四周期元素AB、C、DE的原子序數依次增大,基態(tài)A原子核外電子占據3個軌道,基態(tài)B原子核外電子占據3個能級且每個能級上電子數相等,C的雙原子單質分子中σ鍵和π鍵數目之比為1:2,D的最高正化合價和最低負化合價之和等于4;基態(tài)E原子核外有6個未成對電子。

1基態(tài)E原子的核外電子排布式為______;基態(tài)D原子核外電子占據的能量最高的能級符號為_____________

2A元素的各級電離能如下:

能級(I)

I1

I2

I3

I4

I5

電離能/kJ·mol-1

800.6

2427

3660

25026

32827

分析上表數據知,相鄰兩個電子的電離能中,I3I4之間差異最大,其主要原因是__________

3A、BC元素的最高價氧化物對應的水化物酸性依次增強,其原因是________。

4氯元素與A、B、C元素組成的共價分子ACl3、BCl4、CCl3中,中心原子采用sp3雜化、立體構型為三角錐形的是_______(填分子式)。

5(DC)4為熱色性固體,且有色溫效應。低于-30℃時為淡黃色,室溫下為橙黃色,高于100℃時為深紅色。在淡黃色橙黃色深紅色的轉化中,破壞的作用力是____;在常壓下,(DC)4高于130℃分解為相應的單質,這一變化中破壞的作用力是_______。在B、C、D的簡單氣態(tài)氫化物中,屬于非極性分子的是______(填分子式,下同),常與Cu2+Zn2+、Ag+等形成配離子的是_______________

6A、C形成立方晶體,晶體結構類似金剛石,如圖所示。已知:該晶體密度為ρg·-3,NA代表阿伏伽德羅常數的值。

①該晶體的化學式為__________

②在該晶體中,AC形成共價鍵的鍵長(d)_____pm。

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