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化学反应原理是工业合成氨的重要理论基础。

化学反应原理是工业合成氨的重要理论基础。

<span style="font-size: 14px; font-family: &quot;宋体&quot;;"><span contenteditable="true">(1)</span></span>合成氨反应:N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) △H = -92.4 kJ·mol-1 ,若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气,平衡_____移动(填“向左”、“向右”或“不”);使用催化剂该反应的△H_____(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(2)在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:

容器

反应物投入量

1 mol N2 、3 mol H2

2 mol NH3

4 mol NH3

平衡时NH3的浓度(mol·L-1)

cl

c2

c3

反应的能量变化

放出a kJ

吸收bkJ

吸收c kj

体系压强(pa)

p1

p2

p3

反应物转化率

a1

a2

a3

 

下列说法正确的是_____(填字母编号)。

A.2c1>c3    B. a+b=92.4      C. 2p23      D.a1+a3<1

(3)合成氨在等容条件下进行。改变其他反应条件,在I、II、III阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示:

①N2的平均反应速率vI(N2)、vII(N2)、vIII(N2)从大到小排列次序为________

②由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是______,采取的措施是_______________

③比较第II阶段反应温度(T2)和第III阶段反应温度(T3)的高低:T2__T3(填“ > ”、“=”或“<”),判断的理由是______________________

(4)将0.1 mol N2和0. 3 mol H2通入一容积可变的容器中进行工业固氮反应。

①若300 ℃、压强P2时达到平衡,容器容积恰为10 L,则此状态下反应的平衡常数K =_______(计算结果保留3位有效数字)。

②合成氨反应达到平衡后,t1时刻速率发生如图B变化,此刻可能改变的反应条件是_____________________(回答一种)。

 

向左 不变 B、D vI(N2)>vII(N2)>vIII(N2)(2分) 正向移动 降低了生成物浓度或分离出NH3等合理表述 > 此反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动 22.6 (mol·L-1)-2 加压或缩小容器体积或增大反应物浓 度都可 【解析】⑴恒温恒压条件下向平衡体系中通入氩气,体积增大,等效为降低压强,平衡向体积增大的方向移动,该反应正反应是体积减小的反应,故平衡向左移动;反应热只与始态与状态有关,催化剂改变平衡建立的途径,不影响始态与终态,反应热不变,故答案为:向左;不变; (2)甲投入1molN2、3molH2,乙容器投入量2molNH3,恒温恒容条件下,甲容器与乙容器是等效平衡,各组分的物质的量、含量、转化率等完全相等;而甲容器投入1molN2、3molH2,丙容器加入4molNH3,采用极限转化法丙相当于加入2molN2、6molH2,丙中加入量是甲中的二倍,如果恒温且丙容器容积是甲容器2倍,则甲容器与丙容器为等效平衡,所以丙所到达的平衡,可以看作在恒温且容积是甲容器两倍条件下,到达平衡后,再压缩体积为与甲容器体积相等所到达的平衡,由于该反应是体积减小的反应,缩小容器体积,增大了压强,平衡向着正向移动,所以丙中氮气、氢气转化率大于甲和乙的。A、丙容器反应物投入量4molNH3,采用极限转化法转化为反应物为2molN2、6molH2,是甲中的二倍,若平衡不移动,c3=2c1;丙相当于增大压强,平衡向着正向移动,所以丙中氨气的浓度大于乙中氨气浓度的二倍,即c3>2c1,故A错误;B、甲投入1molN2、3molH2,乙中投入2molNH3,则甲与乙是完全等效的,根据盖斯定律可知,甲与乙的反应的能量变化之和为92.4kJ,故a+b=92.4,故B正确;C、丙容器反应物投入量4molNH3,是乙的二倍,若平衡不移动,丙中压强为乙的二倍;由于丙中相当于增大压强,平衡向着向着正向移动,所以丙中压强减小,小于乙的2倍,即2p2>p3,故C错误;D、丙容器反应物投入量4molNH3,是乙的二倍,若平衡不移动,转化率α1+α3=1;由于丙中相当于增大压强,平衡向着向着正向移动,氨气的转化率减小,所以转化率α1+α3<1,故D正确;故选BD; (3) ①vⅠ(N2)= =0.05mol/(L•min),vⅡ(N2)= =0.0253mol/(L•min),vⅢ(N2)= =0.012mol/(L•min),故N2的平均反应速率vⅠ(N2)>vⅡ(N2)>vⅢ(N2),故答案为:vⅠ(N2)>vⅡ(N2)>vⅢ(N2); ②第Ⅱ阶段NH3是从0开始的,瞬间N2、H2浓度不变,因此可以确定第一次平衡后从体系中移出了NH3,即减少生成物浓度,平衡正向移动,故答案为:平衡正向移动;从反应体系中移出产物NH3; ③第Ⅲ阶段的开始与第Ⅱ阶段的平衡各物质的量均相等,根据N2、H2的量减少,NH3的量增加可判断平衡是正向移动的,根据平衡开始时浓度确定此平衡移动不可能是由浓度的变化引起的,另外题目所给条件容器的体积不变,则改变压强也不可能,因此一定为温度的影响,此反应正向为放热反应,可以推测为降低温度,另外结合N2的速率在三个阶段的情况,确定改变的条件一定为降低温度,根据勒夏特列原理,平衡的移动只能减弱改变,不能抵消改变,因此达到平衡后温度一定比第Ⅱ阶段平衡时的温度低,故答案为:>;此反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动; (4)①   N2(g)+3H2(g)2NH3(g) c(初) 10-2 3×10-2              0      c(变) 10-3     3×10-3 2×10-3 c(平) 9×10-3 27×10-3 2×10-3 所以K= =22.6,故答案为:22.6; ②由图可知,正反应速率突然增大,重新平衡是反应速率比原平衡大,改变的反应条件可能是加压或缩小容器体积或增大反应物浓度,故答案为:加压或缩小容器体积或增大反应物浓度。  
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考点分析:
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(NH4)2SO4是常见的化肥和化工原料,受热易分解。某兴趣小组拟探究(NH4)2SO4受热分解产物。

[查阅资料] (NH4)2SO4在260℃和400℃时分解产物不同。

[实验探究]该小组拟选用如图所示装置进行实验(夹持和加热装置略)

实验1:连接装置A—B—C—D,检査气密性,A中加入0.03 mol (NH4)2SO4,装置B盛0.5000 mol/L盐酸70.00 mL。先通入N2排尽空气后,关闭活塞K,于260℃加热装置A 一段时间,停止加热,冷却,打开活塞K继续通N2一段时间,品红溶液不褪色,取下装置B,加入指示剂,用0.2000 mol/L NaOH溶液滴定剩余盐酸,终点时消耗NaOH溶液25.00 Ml。经检验滴定后的溶液中无SO42-,装置A中(NH4)2SO4完全分解后有固体剩余。   

⑴装置B的作用是吸收_________(填化学式);已知260℃(NH4)2SO4加热完全分解的产物只有两种,结合题中数据,写出该温度下(NH4)2SO4 分解的化学方程式_____________

(2)滴定前,下列关于碱式滴定管的操作的正确顺序是_________(填字母编号)。

a.盛装0.2000mol/LNaOH溶液   b.用0.2000mol/LNaOH溶液润洗

c.读数、记录   d.查漏、清洗   e.排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面

(3)加热后继续通入N2的目的是___________________

实验2:连接装置A-D-B,检查气密性,按图示重新加入试剂。通入N2排尽空气后,与400℃加热装置A至(NH4)2SO4完全分解无残留物,停止加热,冷却,停止通入N2。观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。经检验,该白色固体和装置D内溶液中有SO32-,无SO42-。进一步研究发现,气体产物中无氮氧化物。

(4)由题述信息判断400℃时(NH4)2SO4加热分解的产物中一定没有氧气的理由是_________

(5)400℃时(NH4)2SO4完全分解后无固体残留,且氧化产物和还原产物各只有一种,则氧化产物是_______,还原产物是_______

(6)用下列装置测定一种分解产物的量。

量气装置中收集到的气体是_______,收集完气体并恢复至室温,读数前应进行的操作是_______________________

 

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在25℃下,稀释HA、HB两种酸溶液,浓液pH变化的曲线如图3所示,其中V1表示稀释前酸的体积,V2表示稀释后溶液的体积,下列说法不正确的是

A. a、b两点水的电离程度a小于b

B. HA、HB两种酸溶液pH相同时,c(HA)

C. 曲线上a、b两点一定相等

D. 25℃时,NaA溶液中c(A-)一定大于NaB溶液中c(B-)

 

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短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、n、r 是由这些元素组成的化合物,p、q分別站元素W、Z的气体单质。r溶液是实验室中常见试剂,常温下0.1 mol·L-1 r浓液的pH为13。工业上制备r和q的反应如图所示。下列说法正确的是

A. W与X、Y、Z形成的化合物均是共价化合物

B. 简单离子半径:Z>Y>X

C. X、Y、Z形成的化合物水溶液一定呈碱性

D. X、Y形成的化合物一定含有离子键

 

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我国科研人员研制出一种室温“可呼吸”Na-CO2电池。放电时该电池“吸入”CO2,充电时“呼出”CO2。吸入CO2时,其工作原理如下图所示。吸收的全部CO2中,有2/3转化为Na2CO3固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面。下列说法不正确的是

A. 每“呼出”22.4LCO2,转移电子数为4/3mol

B. “吸入”CO2时的正极反应:4Na++3CO2+4e-=2Na2CO3+C

C. “呼出”CO2时钠箔电极反应式是Na++e-=Na

D. 放电时电池总反应是4Na+3CO2 = 2Na2CO3+C

 

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关于有机物的说法不正确的是

A. 有机物的分子式是C10H18O    B. 能与溴水、钠发生反应

C. 能发生氧化、取代反应    D. 与HC1发生加成的产物只有1种

 

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试题属性
  • 题型:填空题
  • 难度:中等

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