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19.氮的固定一直是科学家研究的重要课题,合成氨则是人工固氮比较成熟的技术,其原理为N2 (g)+3H2 (g)?2NH3(g)△H.
(1)已知每破坏1mol有关化学键需要的能量如表:
H-HN-HN-NN
435.9KJ390.8KJ192.8KJ945.8KJ
则△H=-91.3KJ/mol.
(2)在恒温、恒压容器中,氨体积比1:3加入N2和H2进行合成氨反应,达到平衡后,再向容器中充入适量氨气,达到新平衡时,c(H2)将不变(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)在不同温度、压强和相同催化剂条件下,初始时N2、H2分别为0.1mol、0.3mol时,平衡后混合物中氨的体积分数(φ)如图所示.
①其中,p1、p2和p3由大到小的顺序是p1>p2>p3,其原因是温度相同时,加压平衡正向移动,故压强越大平衡混合物中氨的体积分数越大.
②若分别用vA(N2)和vB(N2)表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率,则vA(N2)< vB(N2)(填“>”“<”或“=”)
③若在250℃、p1条件下,反应达到平衡时容器的体积为1L,则该条件下合成氨的平衡常数K=5925.9L2/mol2(保留一位小数).
(4)H2NCOONH4是工业由氨气合成尿素的中间产物.在一定温度下、体积不变的密闭容器中发生反应:H2NCOONH4(s)?2NH3(g)+CO2(g),能说明该反应达到平衡状态的是①②③(填序号).
①混合气体的压强不变
②混合气体的密度不变
③混合气体的总物质的量不变
④混合气体的平均相对分子质量不变
⑤NH3的体积分数不变.

分析 (1)依据△H=反应物键能和-生成物键能和求算;
(2)保持恒温恒压,将体积比1:3加入N2和H2充入一密闭容器中与起始时在该容器中充入适量氨气,为等效平衡状态;
(3)①由方程式N2+3H2?2NH3可知,增大压强,平衡正向移动,氨的体积分数越大;
②温度越大,压强越大,反应速率越大;
③化学平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值;
(4)H2NCOONH4(s)?2NH3(g)+CO2(g),反应物为固体,生成物为气体,化学反应达到化学平衡状态时,正逆反应速率相等,且不等于0,各物质的浓度不再发生变化,由此衍生的一些物理量不发生变化,以此进行判断,得出正确结论.

解答 解:(1)N2 (g)+3H2 (g)?2NH3(g)△H=反应物键能和-生成物键能和=945.8KJ/mol+3×435.9KJ/mol-6×390.8KJ/mol=-91.3KJ/mol,
故答案为:-91.3KJ/mol;
(2)保持恒温恒压,达到平衡后,再向容器中充入适量氨气,在恒压条件下与原平衡状态相同,为等效平衡,平衡时两种情况平衡状态相同,各物质的含量不变,所以达到新平衡时,c(H2)将不变,
故答案为:不变;
(3)①由N2+3H2?2NH3可知,增大压强,平衡正向移动,由图象可知在相同温度下,平衡后混合物中氨的体积分数(φ)为P1>P2>P3,因此压强关系是P1>P2>P3
故答案为:p1>p2>p3;温度相同时,加压平衡正向移动,故压强越大平衡混合物中氨的体积分数越大;
②温度越大,压强越大,反应速率越大,p1>p2,由图可知,B对应的温度、压强大,则反应速率大,
故答案为:<;
③N2+3H2?2NH3
开始 0.1    0.3        0
转化 x    3x           2x
平衡 0.1-x  0.3-3x       2x      $\frac{2x}{0.1-x+0.3-3x+2x}$=0.667,x=0.08
K=$\frac{{C}^{2}(N{H}_{3})}{C({N}_{2})×{C}^{3}({H}_{2})}$=$\frac{0.16×0.16}{0.02×(0.06)^{3}}$=5925.9L2/mol2
故答案为:5925.9L2/mol2
(4)H2NCOONH4(s)?2NH3(g)+CO2(g),
①该反应为气体体积增大的反应,反应过程中压强逐渐增大,当压强不变时,表明正逆反应速率相等,该反应达到平衡状态,故①正确;
②由于H2NCOONH4是固体,没有达到平衡状态前,气体质量会变化,容器体积不变,密度也会发生变化,所以密度不变,达到了平衡状态,故②正确;
③由于H2NCOONH4是固体,生成物全部为气体,气体的物质的量在增加,当混合气体的总物质的量不变,说明正逆反应速率相等,达到了平衡状态,故③正确;
④混合气体的平均相对分子质量=$\frac{混合气体的质量总和}{混合气体的物质的量总和}$,混合气体的质量恒等于H2NCOONH4(s)分解的质量,气体的物质的量为分解的H2NCOONH4(s)的三倍,混合气体的平均相对分子质量不变恒不变,不能说明反应达到平衡状态,故④错误;
⑤因反应物(NH2COONH4)是固体物质,所以密闭容器中NH3的体积分数始终不变,故⑤错误;
故答案为:①②③.

点评 本题考查化学平衡的影响因素、化学平衡的标志、平衡常数计算等问题,题目难度中等.侧重考查学生分析和解决问题的能力,(4)达到平衡状态的标志判断为易错点.

练习册系列答案
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实验现象结论
A向Ba(NO32溶液中通入二氧化硫气体有白色沉淀生成SO2与Ba(NO32反应得到BaSO3
B向FeI2的溶液中滴加少量的氯水溶液颜色变深Cl2与Fe2+反应生成Fe3+
C向蔗糖溶液中加几滴稀硫酸,水浴加热5min后,再加新制Cu(OH)2后加热无砖红色沉淀生成蔗糖没有水解
D向含有酚酞的Na2CO3溶液中加入少量BaCl2固体溶液红色变浅证明Na2CO3溶液中存在水解平衡
A.AB.BC.CD.D

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(1)请写出该实验的实验步骤:
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(3)试分析下列操作对所配溶液的浓度有何影响及造成该影响的原因.
①为加速固体溶解,可稍微加热并不断搅拌.在未降至室温时,立即将溶液转移至容量瓶定容.对所配溶液浓度的影响:偏大,原因是:受热膨胀时体积为0.5 L,冷却至室温时溶液体积变小.
②定容后,加盖倒转摇匀后,发现液面低于刻度线,又滴加蒸馏水至刻度.对所配溶液浓度的影响:偏小,原因是:溶液体积增大,溶液体积增大,溶质的物质的量不变.

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14.从1L 1mol/LNaOH溶液中取出100mL,这100mLNaOH溶液中含NaOH的质量为4g.

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4.研究含氮污染物的治理是环保的一项重要工作.合理应用和处理氮的化合物,在生产生活中有重要意义.
(1)已知:N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-1
2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H=-221.0kJ•mol-1
C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1
则汽车尾气处理的反应之一:2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5 kJ•mol-1,利于
该反应自发进行的条件是低温(选填“高温”或“低温”).
(2)将0.20mol NO和0.10molCO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应:2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g),反应过程中 部分物质的浓度变化如图1所示:
①反应从开始到9min时,用CO2表示该反应的速率是0.0044mol/(L•min)(保留2位有效数字)
②第12min时改变的条件是升温(填“升温或降温”).
③第18min时建立新的平衡,此温度下的平衡常数为$\frac{0.0{2}^{2}×0.01}{0.1{8}^{2}×0.0{8}^{2}}$(列计算式),第24min时,若保持温度不变,再向容器中充入CO和N2各0.060mol,平衡将逆向移动(填“正向”、“逆向”或“不”).
(3)若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图如图2正确且能说明反应在t1时刻达到平衡状态的是BD(填序号).

(如图中v、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量)
(4)以氨为燃料可以设计制造氨燃料电池,产物无污染.若电极材料均为惰性电极,KOH溶液作电解质溶液,则该电池负极电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O.

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A.30B.36C.39D.42

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8.按题目要求答题:
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9.草酸钴用途广泛,可用于指示剂和催化剂的制备.一种利用水钴矿制取草酸钴晶体(CoC2O4?2H2O)工艺流程如图1:

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