(12分)合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径,对化学工业技术也产生了重大影响。合成氨反应的化学方程式为:N2(g)+3H2(g)3NH3(g) ,△H=-92.2kJ/mol。合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到,H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得。我国合成氨工业目前的生产条件为:催化剂-铁触媒,温度-400~500℃,压强-30~50MPa。回答下列问题:
(1) 合成氨工业中原料气压缩到30~50MPa的原因是 。从平衡移动原理分析,低温有利于原料气的转化,实际生产中采用400~500℃的高温,原因之一是考虑到催化剂的催化活性,原因之二是 。
(2) 500℃、50MPa时,在容积为VL的容器中加入n mol N2、3n mol H2,反应达平衡后测得平衡常数为K1,此时N2的转化率为x。则K1和x的关系满足K1= 。若温度为400℃,平衡常数为K2,则K1 K2(填“<”、“=”或“>” )
(3) 甲烷在高温下与水蒸气反应的热化学反应方程式为:
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g); △H kJ·mol-1。
又已知: H2(g) +1/2 O2(g)== H2O(l); △H1=-285.8kJ/mol
CO(g) + 1/2 O2(g)=CO2(g) ;△H2=-283.0kJ/mol
CH4(g) +2 O2(g)== CO2(g) + 2H2O(l); △H3=-890.3kJ/mol
H2O(g) == H2O(l); △H4=-44.0kJ/mol
①写出H2(g)完全燃烧生成气态水的热化学方程式 。
② CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g); △H= kJ/mol
足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L-1 NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是( )
A.60 mL B.45 mL C.30 mL D.15 mL
一定条件下,用甲烷可以消除氮氧化物(NOx)的污染。已知:
① CH4 (g)+4NO2 (g)=4NO (g) +CO2 (g)+2H2O (g) ;△H=―574 kJ·mol-1
② CH4 (g)+4NO (g)=2N2 (g)+CO2 (g)+2H2O (g) ;△H=―1160 kJ·mol一1。
下列选项正确的是( )
A.CH4 (g)+2NO2 (g)= N2 (g)+CO2 (g)+2H2O (l) ;△H=―867 kJ·mol-1
B.若0.2 mol CH4还原NO2至N2,在上述条件下放出的热量为173.4 kJ
C.CH4催化还原NOx为N2的过程中,若x=1.6,则转移的电子为3.2 mol
D.若用标准状况下2.24L CH4还原NO2至N2,整个过程中转移的电子为1.6 mol
某温度下反应N2O4(g) 2NO2 (g);ΔH>0,在密闭容器中达平衡,下列说法正确的是( )
A.保持体积不变,加入少许N2O4,平衡向逆反应方向移动
B.升高温度v正、v逆都增大,v正增大的倍数小于v逆增大的倍数
C.保持体积不变,升高温度,再达平衡时混和气体颜色变深
D.达到平衡后,降低温度或减小压强平衡移动的方向一致
已知反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g);ΔH<0,向某体积恒定的密闭容器中按体积比2∶1充入SO2和O2,在一定条件下发生反应。下图是某物理量(Y)随时间(t)变化的示意图(图中T表示温度),Y可以是( )
A.O2的体积分数
B.混合气体的密度
C.密闭容器内的压强
D.SO2的转化率
在一密闭容器中有如下反应:L (s) + a G (g) b R (g) 温度和压强对该反应的影响如右图所示。
其中压强P1 < P2,由此可判断( )
A. 正反应为放热反应
B. 化学方程式中的计量数a > b
C. G的转化率随温度升高而减小
D. 增大压强,容器内气体质量不变