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合成氨對(duì)人類的生存和發(fā)展有著重要意義,1909年哈伯在實(shí)驗(yàn)室中首次利用氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)合成氨,實(shí)現(xiàn)了人工固氮。
(1)反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為
K=
c
2
N
H
3
c
N
2
?
c
3
H
2
K=
c
2
N
H
3
c
N
2
?
c
3
H
2
。
(2)請(qǐng)結(jié)合下列數(shù)據(jù)分析,工業(yè)上選用氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)固氮,而沒有選用氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)固氮的原因是
氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)遠(yuǎn)大于氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)
氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)遠(yuǎn)大于氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)
。
序號(hào) 化學(xué)反應(yīng) K(298K)的數(shù)值
N2(g)+O2(g)?2NO(g) 5×10-31
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g) 4.1×106
(3)對(duì)于反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),在一定條件下氨的平衡含量如表。
溫度/℃ 壓強(qiáng)/MPa 氮的平衡含量
200 10 81.5%
550 10 8.25%
①該反應(yīng)為
放熱
放熱
(填“吸熱”、“放熱”)反應(yīng)。
②其他條件不變時(shí),溫度升高氨的平衡含量減小的原因是
d
d
。(填字母序號(hào))
a.溫度升高,正反應(yīng)速率減小,逆反應(yīng)速率增大,平衡逆向移動(dòng)
b.溫度升高,濃度商Q變大,Q>K,平衡逆向移動(dòng)
c.溫度升高,活化分子數(shù)增多,反應(yīng)速率加快
d.溫度升高,K變小,平衡逆向移動(dòng)
③哈伯選用的條件是550℃、10MPa,而非200℃、10MPa,可能的原因是
提高合成氨反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率
提高合成氨反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率
。
(4)圖1表示500℃、60.0MPa條件下,原料氣投料比與平衡時(shí)NH3體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系。根據(jù)圖中M點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算N2的平衡體積分?jǐn)?shù)
8%
8%
。

(5)圖2是合成氨反應(yīng)平衡混合氣中NH3的體積分?jǐn)?shù)隨溫度或壓強(qiáng)變化的曲線,圖中L(L1、L2)、X分別代表溫度或壓強(qiáng)。其中X代表的是
壓強(qiáng)
壓強(qiáng)
(填“溫度”或“壓強(qiáng)”);判斷L1、L2的大小關(guān)系并說(shuō)明理由
L1<L2,合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng),壓強(qiáng)相同時(shí),升高溫度,平衡平衡逆向移動(dòng),NH3的體積分?jǐn)?shù)降低
L1<L2,合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng),壓強(qiáng)相同時(shí),升高溫度,平衡平衡逆向移動(dòng),NH3的體積分?jǐn)?shù)降低
。

【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的影響因素
【答案】K=
c
2
N
H
3
c
N
2
?
c
3
H
2
;氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)遠(yuǎn)大于氮?dú)馀c氧氣反應(yīng);放熱;d;提高合成氨反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率;8%;壓強(qiáng);L1<L2,合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng),壓強(qiáng)相同時(shí),升高溫度,平衡平衡逆向移動(dòng),NH3的體積分?jǐn)?shù)降低
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:118引用:6難度:0.5
相似題
  • 1.升高溫度,下列數(shù)據(jù)不一定增大的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2025/1/6 6:0:5組卷:31引用:4難度:0.7
  • 2.催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問(wèn)題的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化劑存在下,CO2和H2可發(fā)生以下兩個(gè)平衡反應(yīng)。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是( ?。?br />①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJ?mol-1
    ②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2=+41.2kJ?mol-1

    發(fā)布:2025/1/6 6:0:5組卷:90引用:3難度:0.5
  • 3.現(xiàn)代工業(yè)將煤汽化,既可以提高燃料的利用率、減少CO、SO2等的排放,又可以擴(kuò)大水煤氣的用途.甲醇是一種可再生能源,具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景,工業(yè)上一般可采用水煤氣來(lái)合成甲醇CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).

    (1)如圖1是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線.
    ①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1
    K2(填“>”、“<”或“=”).
    ②以下有關(guān)說(shuō)法正確的是
     

    a.恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化則可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
    b.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時(shí)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
    c.使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時(shí)間并提高CH3OH的產(chǎn)率
    d.某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后,測(cè)得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為80%
    (2)已知在常溫常壓下①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akJ?mol-1
    ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-bkJ?mol-1③H2O(g)=H2O(1)△H=-ckJ?mol-1
    則:CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△H=
     
    kJ?mol-1
    (3)2009年10月,中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破,組裝出了自呼吸電池及主動(dòng)式電堆.甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示.
    ①該電池正極的電極反應(yīng)式為
     

    ②工作一段時(shí)間后,當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時(shí),有
     
    個(gè)電子發(fā)生轉(zhuǎn)移.
    (4)以上述電池做電源,用圖3所示裝置,在實(shí)驗(yàn)室中模擬鋁制品面“鈍化”處理的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁,原因是
     
     
    (用相關(guān)的電極反應(yīng)式和離子方程式表示)

    發(fā)布:2024/12/30 14:0:1組卷:25引用:3難度:0.5
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