练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中化学 > 题目详情

    在实验室中进行合成氨工业的模拟实验，当反应进行一段时间并建立平衡以后，及时分离出氨并补充与起始原料比相同的氮气和氢气，以实现连续的生产过程，一定条件下在1L的密闭容器中发生如下反应：
    N2（g）+3H2（g）2NH3（g）；ΔH＜0


    请根据图示回答下列问题：
    （1）反应起始时，氮气与氢气的物质的量之比n（N2）∶n（H2）＝______。在15min时合成氨反应第一次达到平衡，以这段时间内H2的浓度变化表示的平均化学反应速率为________。
    （2）在t1时，曲线发生变化的原因是_________________、________________。请计算氢气在t1起点时的坐标（_______，______）以及在t2平衡时的坐标（____，____）。
    （3）为达到图示中t2时的平衡状态，在t1～t2之间需要采取的措施是___________________。
    A.扩大容器的容积   B.升高温度   C.降低温度   D.缩小容器的容积
    （4）经历十次上述的循环过程，计算在t11平衡时，N2和H2的物质的量之比n（N2）∶n（H2）＝_____________，整个过程中N2和H2的总转化率之比α（N2）∶α（H2）＝_________。


    （1）1∶3.3；       0.02mol?L－1?min－1
    （2）分离氨气；    补充物质的量之比为1∶3.3的氮气和氢气；   25；    3.33；   50；   3.03
    （3）AB
    （4）3∶11；    11∶10
    【试题分析】
    解析：这是一道以合成氨工业生产为背景，涉及化学反应速率的计算、反应过程中浓度的计算、转化率的计算、图像的观察和数据的采用等，是一道高度综合的试题。
    （1）从题目所给的图可以得出，反应起始时氮气与氢气的物质的量之比为1∶3.3。在15min时合成氨反应第一次达到平衡，这段时间以H2的浓度变化表示的平均化学反应速率为v（H2）＝＝0.02mol?L－1?min－1。
    （2）从图中可以看出，在t1时刻NH3的物质的量突然降为0，而N2和H2的物质的量又达到起始加入量，可见在t1时，曲线发生变化的原因是分离氨气、补充物质的量之比为1∶3.3的氮气和氢气。
    由（1）可知15min中消耗了0.1molN2，再由图可知，体系中补充了0.1molN2，则必补充H2的量为0.1×3.3mol=0.33mol（与起始比例相同），此时，氢气的量为3.3mol-0.3mol+0.33mol=3.33mol，故t1时氢气的坐标为（25，3.33）；到t2平衡时，又消耗了0.3mol氢气，容器中氢气的物质的量为3.33mol-0.3mol=3.03mol，t2平衡时氢气的坐标为（50，3.03）。
    （3）根据图示可知，在t1时刻，N2的物质的量增大，然后又逐渐减小，NH3的物质的量逐渐增大，在t2时刻又建立新的平衡，说明平衡向逆反应方向移动，根据可逆反应：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）；H<0，可知通过升温或扩大容器的容积（减压）平衡即可向逆反应方向移动。
    （4）根据图示可知，N2在每次平衡投料后的起始量均为1.0mol，消耗量均为0.1mol，故每次循环后，需投入0.1molN2。根据N2和H2的投料比为1∶3.3，可得每次需投入0.33molH2，故在t11平衡时共投入N2的物质的量为（1mol+0.1mol×10）＝2mol，H2为（3.3mol+0.33mol×10）＝6.6mol。每次循环生成（分离）NH3为0.2mol，共生成NH3的物质的量为0.2mol×11＝2.2mol。根据反应：N2（g） + 3H2（g）2NH3（g），可得消耗N2的总量为1.1mol，消耗H2的总量为3.3mol。在t11平衡时，剩余H2为（6.6mol－3.3mol）＝3.3mol，剩余N2为（2mol－1.1mol）＝0.9mol，即n（N2）∶n（H2）＝0.9mol∶3.3mol＝3∶11。整个过程中H2和N2的转化率分别为α（H2）=×100%，α（N2）=×100%，即得α（N2）∶α（H2）=11∶10。
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中化学 来源：学习周报　化学　人教课标高二版(选修4)　2009－2010学年　第6期　总第162期 人教课标版(选修4) 题型：058

    在实验室中进行合成氨工业的模拟实验，当反应进行一段时间，并建立相应的平衡以后，及时分离出氨并补充与起始原料比相同的氮气和氢气，以实现连续的生产过程，在1 L的密封容器中，一定条件下会发生如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0．

    请根据上图所示回答下列问题：

    (1)在t1时，曲线发生变化的原因是________．请计算氢气在t1起点时的坐标(________，________)以及在t2平衡时的坐标(________，________)．

    (2)经历十次上述循环过程后，在t11达到平衡时，N2和H2的物质的量之比为n(N2)∶n(H2)＝________，整个过程中N2和H2的总转化率之比α(N2)∶α(H2)＝________．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：

    在实验室中进行合成氨工业的模拟实验，当反应进行一段时间，并建立相应的平衡以后，及时分离出氨并补充与起始原料比相同的氮气和氢气，以实现连续的生产过程。在1 L的密闭容器中，在一定条件下发生如下反应：

    N2（g）+3H2(g) 2NH3(g);ΔH＜0

    请根据图示回答下列问题：

    （1）反应起始时，氮气与氢气的物质的量之比n(N2)∶n(H2)= _________∶_________。在15分钟时合成氨反应第一次达到平衡，其间以H2的浓度变化所表示的平均化学反应速率为_________________________。

    （2）在t1时，曲线发生变化的原因是__________________、__________________。请计算氢气在t1起点时的坐标（_________，_________）以及在t2平衡时的坐标（_________，_________）。并在图中画出在t1—t2之间氢气的物质的量变化曲线。

    （3）为达到图示中t2的平衡状态，在t1—t2之间需要采取的措施是_________。

    a.扩大容器的体积

    b.升高温度

    c.降低温度

    d.缩小容器的体积

    （4）经历十次上述的循环过程，计算在t11达到平衡时，N2和H2的物质的量之比n(N2)∶n(H2)= _________∶_________,整个过程中N2和H2的总转化率之比α(N2)∶α(H2)= _________∶_________。

    （5）根据以上计算结果，请你建议合成氨反应的最佳原料比是：n(N2)∶n(H2)=_________。

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：

    在实验室中进行合成氨工业的模拟实验，当反应进行一段时间，并建立相应的平衡以后，及时分离出氨并补充与起始原料比相同的氮气和氢气，以实现连续的生产过程，在1 L的密封容器中，在一定条件下发生如下反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)；ΔH＜0

    请根据图示回答下列问题：

    (1)反应起始时，氮气与氢气的物质的量之比n(N2)∶n(H2)＝___________。在25 min时合成氨反应第一次达到平衡，其间以H2的浓度变化所表示的平均化学反应速率为_________。

    (2)在t1时，曲线发生变化的原因是_______________、_______________。请计算氢气在变化后t1起点时的坐标(___________，___________)以及在t2平衡时的坐标(___________，___________)。

    (3)经历十次上述的循环过程，计算在t11达到平衡时，N2和H2的物质的量之比n(N2)∶n(H2)＝___________，整个过程中N2和H2的总转化率之比α(N2)∶α(H2)＝___________。

    (4)根据以上计算结果，请你建议合成氨反应的最佳原料比是：n(N2)∶n(H2)＝_________。

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：

    在实验室中进行合成氨工业的模拟实验，当反应进行一段时间，并建立相应的平衡以后，及时分离出氨并补充与起始原料比相同的氮气和氢气，以实现连续的生产过程，在1L的密封容器中，在一定条件下发生如下反应：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）；ΔH＜0。请根据图示回答下列问题：
    （1）反应起始时，氮气与氢气的物质的量之比
    n（N2）∶n（H2）=_________。在15min时合成氨反应第一次达到平衡，其间以H2的浓度变化所表示的平均化学反应速率为_______。
    （2）在t1时，曲线发生变化的原因是__________
    _____________________。请计算氢气在t1起点时的坐标（_____，_____），以及在t2平衡时的坐标（____，____）。
    （3）为达到图示中t2的平衡状态，在t1~t2之间需要采取的措施是______。
    a．扩大容器的容积   b．升高温度   c．降低温度   d．缩小容器的容积
    （4）经历十次上述的循环过程，计算在t11达到平衡时，N2和H2的物质的量之比n（N2）∶n（H2）=________，整个过程中N2和H2的总转化率之比α（N2）∶α（H2）=_____。

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案