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(14分)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为:

N2(g)+3H2(g)满分5 manfen5.com2NH3(g)     ΔH=-92.4 kJ·mol-1

一种工业合成氨的简易流程图如下:

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(1)在密闭容器中,使2 mol N2和6 mol H2混合发生下列反应:N2(g)+3H2(g)满分5 manfen5.com2NH3(g)(正反应为放热反应)当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比是    。升高平衡体系的温度(保持体积不变), 混合气体的平均相对分子质量   。(填“变大”“变小”或“不变”)

(2)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式:___________________________。

(3)步骤Ⅱ中制氢气原理如下:

①CH4(g)+H2O(g) 满分5 manfen5.comCO(g)+3H2(g)   ΔH=+206.4 kJ·mol-1

②CO(g)+H2O(g) 满分5 manfen5.comCO2(g)+H2(g)    ΔH=-41.2 kJ·mol-1

对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的措施是_____。

a.升高温度         b.增大水蒸气浓度    

c.加入催化剂         d.降低压强

利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2产量。若a mol CO和H2的混合气体(H2的体积分数为80%)与H2O反应,得到1.14a mol CO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为_____________。上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)__________。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:_____________________________________。

 

(14分 每空2分)(1)1:3 变小 (2)2NH4HS+O2 2NH3·H2O+2S↓ (3) a 70% (4) Ⅳ 对原料气加压;分离液氨后,未反应的N2、H2循环使用 【解析】 试题分析:(1)根据方程式可知氮气和氢气的化学计量数之比是1:3,则如果按照化学计量数之比进行反应,当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比还是1:3。正反应是放热反应,升高平衡体系的温度(保持体积不变),平衡向逆反应方向进行,气体的质量不变,物质的量增加,则混合气体的平均相对分子质量变小。 (2)一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,即又产生氨水,所以再生反应的化学方程式为2NH4HS+O2 2NH3·H2O+2S↓。 (3)反应①是体积增大的吸热反应,则a.升高温度反应速率增大,平衡向正反应方向进行,H2百分含量增大,a正确;b.增大水蒸气浓度反应速率增大,平衡向正反应方向进行,但H2百分含量不一定增大,b不正确;c.加入催化剂不能改变平衡状态,c错误;d.降低压强反应速率减小,d错误,答案选a。a mol CO和H2的混合气体(H2的体积分数为80%)中CO和氢气的物质的量分别是0.2amol和0.8amol,则 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 起始量(mol) 0.2a y 0 0.8a 转化量(mol) x x x x 平衡量(mol)0.2a—x y—x x 0.8a+ x 则0.2a—x+x+0.8a+x =1.14a 解得x=0.14a 所以CO转化率为 利用热交换器可以使合成氨放出的能量得到充分利用,因此上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是Ⅳ。根据流程可知提高合成氨原料总转化率的方法又对原料气加压;分离液氨后,未反应的N2、H2循环使用等。 考点:考查合成氨反应的有关判断与计算  
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(12分)汽车尾气里含有的NO气体是由内燃机燃烧时产生的高温引起氮气和氧气反应所致 N2(g)+O2(g)满分5 manfen5.com2NO(g)   ΔH>0。已知该反应在2404℃时,平衡常数K=6.4×10-3

请回答下列问题。

(1)该反应的平衡常数表达式为____________________________________。

(2)该温度下,向2 L密闭容器中充入N2和O2各1mol,平衡时,N2的转化率是________%(保留整数)。

(3)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1 mol/L、4.0×10-2 mol/L和3.0×10-3 mol/L,此时反应________(填“处于化学平衡状态”、“向正方向进行”或“向逆方向进行”),理由是_____________________。

(4)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,如图变化趋势正确的是________。

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向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比,此时平衡混合气中NO的体积分数_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。

 

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(14分)工业上以氨气为原料(铂铑合金网为催化剂)催化氧化法制硝酸的过程如下:

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(1)已知反应一经发生,铂铑合金网就会处于红热状态。写出氨催化氧化的化学方程式:_____。当温度降低时,化学平衡常数K值________(填“增大”“减小”或“无影响”)。

(2)氨气是制取硝酸的重要原料,合成氨反应的化学方程式如下:N2+3H2满分5 manfen5.com2NH3,该反应在固定容积的密闭容器中进行。

①下列各项标志着该反应达到化学平衡状态的是________(填字母)。

A.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2

B.v(N2)=v(H2)

C.容器内压强保持不变

D.混合气体的密度保持不变

②若在恒温条件下,将N2与H2按一定比例混合通入一个容积为2 L固定容积的密闭容器中,5 min后反应达平衡时,n(N2)=1.0 mol,n(H2)=0.8 mol,n(NH3)=0.8 mol,则反应速率v(H2) =_____,平衡常数=________。

③若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将     (填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后,容器内温度     (填“大于”“小于”或“等于”)原来的2倍。

 

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( 12分)2SO2(g)+O2(g)满分5 manfen5.com2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示,已知1 mol SO2(g) 被氧化为1 mol SO3(g)的ΔH=-99 kJ/mol。

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回答下列问题:

(1)E的大小对该反应的反应热有无影响?            

(2)该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中B点升高还是降低?     ,理由是_________。

(3)V2O5的催化循环机理可能为:V2O5氧化SO2时,自己被还原为四价钒化合物;四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式:                                   

(4)已知单质硫的燃烧热为296 kJ/mol,写出S(s)与O2生成 SO3(g)的热化学方程式:            

 

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某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B,一定温度下发生如下反应:A(g)+xB(g)满分5 manfen5.com2C(g),达到平衡后,只改变反应的一个条件,测得容器中物质的浓度、反应速率随时间的变化关系如图所示。下列说法中正确的是

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A.反应方程式中的x=1, 30min时改变条件后,A的转化率将变减小

B.前30 min内 A的反应速率为0.05 mol/(L·min)

C.20至40 min内表示处于平衡状态,该反应为放热反应

D.30 min时改变的条件是加入负催化剂,40 min时改变的条件是升高温度

 

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已知2SO2(g)+ O2(g)满分5 manfen5.com2SO3(g)  △H=-197 kJ·mol-1,向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体:(甲)2 mol SO2 和1 mol O2;(乙) 1 mol SO2 和0.5 mol O2;(丙) 2 mol SO3;恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是

A.容器内压强p:p=p<2p     

B.SO3的质量m:m=m<2m

C.c(SO2)与c(O2)之比k:k=k>k 

D.反应放出或吸收热量的数值Q:Q=Q>2Q

 

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