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解释化学平衡

对于合成氨工业,采用的适宜条件是:(1)增大氢气、氮气浓度,及时将氨分离出来;(2)温度为500℃的高温;(3)压强为20 MPa50 MPa(4)使用铁作催化剂.

答案:
解析:

解释:可逆反应:N23H22NH3;ΔH0,根据反应的特点,合成氨是气体体积减小的放热反应,理论上温度越低、压强越高越好,即低温、高压、使用催化剂,但从影响速率和平衡的因素分析,要有利于NH3的生成,尽可能加快反应速率和提高反应程度,实际生产中采取的是500℃的高温.压强过大对机器设备的强度要求较高,所以实际生产中采用压强为20 MPa50 MPa;另外及时将氨分离出来,减小生成物浓度,使平衡向生成氨的方向进行.催化剂虽然不能使平衡移动,但能提高速率,所以上述条件的选择既注意了速率和产率的一致性,也注意了二者的矛盾性,既注重了理论的应用,又考虑了实际的可行性,是化学平衡理论在实际生产中的典型应用.


练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用.氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料.
I.氢氧燃料电池能量转化率高,具有广阔的发展前景.现用氢氧燃料电池进行如图实验(图中所用电极均为惰性电极):
(1)对于氢氧燃料电池中,下列表达不正确的是
CD
CD

A.a电极是负极,OH-移向负极
B.b电极的电极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-
C.电池总反应式为:2H2+O2
 点燃 
.
 
2H2O
D.电解质溶液的pH保持不变
E.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
(2)上图装置中盛有100mL、0.1mol?L-1AgNO3溶液,当氢氧燃料电池中消耗氢气112mL(标准状况下)时,则此时上图装置中溶液的pH=
1
1
  (溶液体积变化忽略不计)
II氢气是合成氨的重要原料.工业上合成氨的反应是:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.20kJ?mol-1
(1)下列事实中,不能说明上述可逆反应已达到平衡的是
②③
②③
(填序号)
①单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2
②单位时间内生成n mol N-H的同时生成n mol N≡N
③用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1:3:2
④N2、H2、NH3的体积分数不再改变
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
(2)已知合成氨反应在某温度下2L的密闭容器中进行,测得如下数据:

时间(h)
物质的量(mol)
0 1 2 3 4
N2 1.50 n1 1.20 n3 1.00
H2 4.50 4.20 3.60 n4 3.00
NH3 0 0.20 N2 1.00 1.00
根据表中数据计算:
①反应进行到2小时时放出的热量为
27.66kJ
27.66kJ

②此条件下该反应的化学平衡常数K=
4
27
4
27
(保留两位小数)
③反应达到平衡后,若往平衡体系中再加入N2、H2和NH3各1.00mol,化学平衡将向
正反应
正反应
  方向移动(填“正反应”或“逆反应”、“不移动”).

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合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义.其原理为:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4KJ/mol,据此回答以下问题:
(1)下列有关该反应速率的叙述,正确的是(选填序号)
ad
ad

a.升高温度可以增大活化分子百分数,加快反应速率
b.增大压强不能增大活化分子百分数,所以不可以加快反应速率
c.使用催化剂可以使反应物分子平均能量升高,加快反应速率
d.在质量一定的情况下,催化剂颗粒的表面积大小,对反应速率有显著影响
(2)①该反应的化学平衡常数表达式为K=
c2(NH3)
c(N2)c3(H2)
c2(NH3)
c(N2)c3(H2)

②根据温度对化学平衡的影响规律可知,对于该反应,温度越高,其平衡常数的值越

(3)某温度下,若把10mol N2与30mol H2 置于体积为10L的密闭容器内,反应达到平衡状态时,测得平衡混合气体中氨的体积分数为20%,则该温度下反应的K=
1
12
1
12
(可用分数表示).能说明该反应达到化学平衡状态的是
bd
bd
(填字母).
a.容器内的密度保持不变               b.容器内压强保持不变
c.υ(N2)=2υ(NH3)             d.混合气体中 c(NH3)不变
(4)对于合成氨反应而言,下列有关图象一定正确的是(选填序号)
ac
ac



(5)相同温度下,有恒容密闭容器A和恒压密闭容器B,两容器中均充入1mol N2和3molH2,此时两容器的体积相等.在一定条件下反应达到平衡状态,A中NH3的体积分数为a,放出热量Q1kJ;B中NH3的体积分数为b,放出热量Q2kJ.则:
a
b(填>、=、<),Q1
 Q2(填>、=、<),Q1
92.4(填>、=、<).

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