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利用N2和H2可以实现NH3的工业合成,而氨又可以进一步制备硝酸,在工业上一般可进行连续生产。请回答下列问题:
(1)已知:N2(g)+O2(g) = 2NO(g)           △H=+180.5kJ/mol
N2(g)+3H2(g)  2NH3(g)    △H=-92.4kJ/mol
2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g)         △H=-483.6kJ/mol
写出氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气的热化学方程式为
           
(2)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反应的影响。
实验结果如图所示:

(图中T表示温度,n表示物质的量)
①图像中T2和T1的关系是:T2           T1(填“高于”“低于”“等于”“无法确定”)
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2 的转化率最高的是(填字母)。                     
③若容器容积为1L,在起始体系中加入1mol N2 ,n=3mol反应达到平衡时H2的转化率为60%,则此 条件下(T2),反应的平衡常数K=               。保持容器体积不变,再向容器中加入1mol N2,3mol H2反应达到平衡时,氢气的转化率将
(填“增大”、“减”或“不变”)。
(3)N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备受到人们的关注。
①一定温度下,在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应:
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0下表为反应在T1温度下的部分实验数据
t/s
0
50
100
c(N2O5)/mol·L—1
5.0
3.5
2.4
 
则50s内NO2的平均生成速率为                    
②现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池,采用电解法制备N2O5,装置如图所示,其中Y为CO2

写出石墨I电极上发生反应的电极反应式                              
在电解池中生成N2O5的电极反应式为                                 
(1)4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)    △H ="-905" .0kJ/mol
(2)①低于 ②c   ③25/12; 增大
(3)①0.06mol?L-1?s-1
②H2 + CO32--2e  =  CO2  +  H2O
阳极:N2O4 + 2HNO3 - 2e  =  2N2O+  2H+

试题分析:(1)氨气和氧气反应生成一氧化氮和水,由所给热化学方程式
N2(g)+O2(g) = 2NO(g)           △H=+180.5kJ/mol    ①
N2(g)+3H2(g)  2NH3(g)    △H=-92.4kJ/mol     ②
2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g)         △H=-483.6kJ/mol     ③
根据盖斯定律得(①-②)×2+③×3可得所求,答案是4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H =-905.0kJ/mol
(2)①T2的氨气含量高于T1的氨气含量,温度低对合成氨有利,所以T2低于T1
②a、b、c三点中c点的氢气的物质的量最大,根据化学平衡中增大一种反应物的量,会增大另一种反应物的转化率,所以c点的氮气的转化率最高;
③氢气的起始浓度为3mol/L,氮气的起始浓度为1mol/L,氢气的转化率为60%,所以平衡时:c(H2)= 1.2mol/L,c(N2)=0.4mol/L,c(NH3)=1.2 mol/L,所以化学平衡常数K= c(NH3)2/c(N2)·c(H2)3=25/12
(3) ①50s内N2O5浓度减少1.5mol/L,则NO2的浓度增加3 mol/L,所以NO2的平均生成速率为3 mol/L/50s=0.06mol?L-1?s-1
②左池为氢氧燃料电池装置,石墨I电极上发生氧化反应,电极反应式为H2 + CO32--2e  =  CO2  + H2O
右池为电解池装置,N2O5在阳极生成,石墨Ⅱ为阳极,发生氧化反应,电极反应式为:阳极:N2O4 + 2HNO3 -2e =2N2O5 +2H+
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

(15分)甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.请回答下列与甲醇有关的问题.
(1)甲醇分子是____________分子(填“极性”或“非极性”).
(2)工业上一般可采用如下反应来合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=﹣86.6KJ/mol,在T℃时,往一个体积固定为1L的密闭容器中加入1mol CO和2mol H2,反应达到平衡时,容器内的压强是开始时的3/5.
①达到平衡时,CO的转化率为____________
②下列选项能判断该反应达到平衡状态的依据的有____________
A.2v(H2)=v(CH3OH)B.CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率
C.容器内的压强保持不变D.混合气体的密度保持不变
E.混合气体的颜色保持不变    F.混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)     △H=﹣akJ·mol﹣1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)                    △H=﹣bkl·mol﹣1
③H2O(g)=H2O(1)                           △H=﹣ckJ·mol1
则CH3OH(1)+O2(g)==CO(g)+2H2O(1)           △H=____________kJ·mol1
(4)由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池,可使手机连续使用一个月才充一次电.
①该电池负极的电极反应式为____________________________________.
②若以该电池为电源,用石墨做电极电解200mL含有如下离子的溶液.
离子
Cu2+
H+
Cl
SO42
c/mol·L﹣1
0.5
2
2
0.5
   电解一段时间后,当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)阳极上收集到氧气的质量为____________.

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

以CO2为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点,下面为CO2加氢制取低碳醇的热力学数据:
反应Ⅰ: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)          ?H = —49.0  kJ·mol-1
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)     ?H = —173.6 kJ·mol-1
(1)写出由CH3OH(g)合成CH3CH2OH(g)的热化学反应方程式:                     
(2)对反应Ⅰ,在一定温度下反应达到平衡的标志是     (选填编号)
a.反应物不再转化为生成物 b.平衡常数K不再增大
c.CO2的转化率不再增大 d.混合气体的平均相对分子质量不再改变 
(3)在密闭容器中,反应Ⅰ在一定条件达到平衡后,其它条件恒定,能提高CO2转化率的措施是    (选填编号)
A.降低温度B.补充CO2C.加入催化剂D.移去甲醇
(4)研究员以生产乙醇为研究对象,在密闭容器中,按H2与CO2的物质的量之比为3:1进行投料,在5MPa下测得不同温度下平衡体系中各种物质的体积分数(y%)如下图所示。表示CH3CH2OH组分的曲线是     ;图中曲线Ⅱ和Ⅲ的交点a对应的体积分数ya=     %(计算结果保留三位有效数字)

(5)一种以甲醇作燃料的电池示意图如图。写出该电池放电时负极的电极反应式:                     

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

(16分)工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:

(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。t℃时,往10L密闭容器中充入2mol CO和3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。则该温度下此反应的平衡常数K=    (填计算结果)。
(2)合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中T1   300℃(填“>”、“<”或“=”)。
T/℃
T1
300
T2
K
1.00×107
2.45×105
1.88×103
 
(3)氨气在纯氧中燃烧生成一种单质和水,科学家利用此原理,设计成“氨气-氧气”燃料电池,则通入氨气的电极是         (填“正极”或“负极”);碱性条件下,该电极发生反应的电极反应式为                      
(4)用氨气氧化可以生产硝酸,但尾气中的NOx会污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水,反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H= -574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)   △H= -1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为                                       
(5)某研究小组在实验室以“Ag-ZSM-5”为催化剂,测得将NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图。据图分析,若不使用CO,温度超过775K,发现NO的转化率降低,其可能的原因为                                   ;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制的最佳温度在      左右。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

已知2Zn(s)+O2(g)=2ZnO(s)ΔH=-701.0 kJ·mol1
2Hg(l)+O2(g)2HgO(s)ΔH=-181.6 kJ·mol1
则反应Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的ΔH为(  )
A.+519.4 kJ·mol1    B.+259.7 kJ·mol1
C.-259.7 kJ·mol1D.-519.4 kJ·mol1

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

2013年初,全国各地多个城市都遭遇“十面霾伏”,造成“阴霾天”的主要根源之一是汽车尾气和燃煤尾气排放出来的固体小颗粒。
汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2+N2。在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如下图所示。据此判断:

(1)该反应为       反应(填“放热”或“吸热”):在T2温度下,0~2s内的平均反应速率:v(N2)=         ;(2)当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在答题卡上画出 c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
(3)某科研机构,在t1℃下,体积恒定的密闭容器中,用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度(具体数据见下表,CO2和N2的起始浓度为0)。
时间/s
0
1
2
3
4
5
c(NO)/xl0-4mol L-1
10.0
4.50
2.50
1.50
1.00
1.00
c(CO)/xl0-3mol L-1
3.60
3.05
2.85
2.75
2.70
2.70
 
t1℃时该反应的平衡常数K=              ,平衡时NO的体积分数为           
(4)若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是      (填代号)。(下图中v、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量)

(5)煤燃烧产生的烟气也含氮的氧化物,用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。
已知:CH4(g)+2NO2(g) = N2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g)   △H=-867.0kJ ? mol-1
2NO2 (g) N2O4 (g)                   △H=-56.9kJ ? mol-1
H2O(g) = H2O(l)                          △H=-44.0kJ ? mol-1
写出CH4催化还原N2O4 (g)生成N2 (g)、CO2 (g)和H2O(l)的热化学方程式           

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

把煤作为燃料可通过下列两种途径:
途径Ⅰ C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1<0①
途径Ⅱ 先制成水煤气:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH2>0②
再燃烧水煤气:
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH3<0③
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH4<0④
请回答下列问题:
(1)途径Ⅰ放出的热量理论上    (填“大于”“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量。 
(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系式是 。 
(3)已知:①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1="-393.5" kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH2="-566" kJ·mol-1
③TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(s)+O2(g) ΔH3="+141" kJ·mol-1
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=    。 
(4)已知下列各组热化学方程式
①Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH1="-25" kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2="-47" kJ·mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) ΔH3="+640" kJ·mol-1
请写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe和CO2(g)的热化学方程式 ______________________。 

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

(1)宇宙飞船上的氢氧燃料电池,其电池反应为:2H2+O2=2H2O,试写出电解质溶液若为盐酸时的正极反应式:______________。
(2)已知4 g甲烷气体充分燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时,放出Q kJ的热量。写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式:______________________。
(3)已知下列热化学方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-Q1 kJ/mol
②3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-Q2 kJ/mol
③Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) ΔH=-Q3 kJ/mol
利用盖斯定律计算:FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)的焓变ΔH=________。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

已知:P4(g)+6Cl2(g)=4PCl3(g) ΔH=a kJ·mol-1,P4(g)+10Cl2(g)=4PCl5(g) ΔH=b kJ·mol-1,并知形成或拆开1 mol化学键放出或吸收的能量称为该化学键的键能。P4具有正四面体结构,PCl5中P-Cl键的键能为c kJ·mol-1,PCl3中P-Cl键的键能为1.2c kJ·mol-1。下列叙述正确的是(  )
A.P-P键的键能大于P-Cl键的键能
B.可求Cl2(g)+PCl3(g)=PCl5(s)的反应热ΔH
C.Cl-Cl键的键能为(b-a+5.6c)/4 kJ·mol-1
D.P-P键的键能为(5a-3b+12c)/8 kJ·mol-1

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