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氨是氮循环过程中的重要物质,氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法.
合成氨反应:N2(g)+3H2(g)
 
2NH3(g)△H
(1)若该反应在一定条件下能自发,则该反应的△H
0、△S
0(填“<”、“>”或“=”).
(2)在恒容容器中,下列描述中能说明上述反应已达平衡的是
BD
BD

A.3v(H2=2v(NH3             B.单位时间内生成n mol N2的同时生成2n molNH3
C.混合气体的密度不再改变      D.容器内压强不随时间的变化而变化
(3)一定温度下,向2L密闭容器中充入1molN2和3molH2,保持体积不变,0.5min后达到平衡,测得容器中有0.4mol NH3,则平均反应速率v(N2)=
0.2mol/(L?min)
0.2mol/(L?min)
,该温度下的平衡常数K=
0.058
0.058
.若升高温度,K值变化
减小
减小
(填“增大”、“减小”或“不变”).
(4)为了寻找合成NH3的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中.请在下表的①②处填入合适的实验条件数据.
实验编号 T(℃) n (N2)/n(H2 P(MPa) 平衡时NH3百分含量
450 1/3 1
1/3
480 1/3 10
分析:(1)一般来说,化合反应的焓变小于0,气体体积减小的反应,△S<0;
(2)化学反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不变,由此衍生的一些物理量也不变; 
(3)根据v(N2)=
△C
△t
计算,化学平衡常数=生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,该反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,根据反应物和生成物浓度变化确定K的变化;
(4)根据实验目的确定改变的条件,为了寻找合成NH3的温度和压强的适宜条件,所以要改变温度或压强,以i为参照物进行改变即可.
解答:解:(1)一般来说,化合反应的焓变小于0,气体体积减小的反应△S<0,该反应是气体体积减小的化合反应,所以△H<0,△S<0,故答案为:<0,<;
(2)A.该反应达到平衡状态时,2v(H2=3v(NH3,故A错误;
B.该反应达到平衡状态时,单位时间内生成n mol N2的同时生成2n molNH3,故B正确;
C.无论该反应是否达到平衡状态,混合气体的密度始终不变,所以不能判断该反应是否达到平衡状态,故C错误;
D.该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应,当反应达到平衡状态时,容器内压强不随时间的变化而变化,所以能判断反应是否达到平衡状态,故D正确;
故选BD;    
(3)反应达到平衡时,容器中有0.4mol NH3,则反应掉的n(N2)=
1
2
n(NH3)=0.2mol,v(N2)=
△C
△t
=
0.2mol
2L
0.5min
=0.2mol/(L.min);
平衡时,c(NH3)=
0.4mol
2L
=0.2mol/L,c(N2)=
1-0.2
2L
mol/L
=0.4mol/L,c(H2)=
3-0.2×3
2
mol/L
=1.2mol/L,
K=
(0.2mol/L)2
0.4mol/L×(1.2mol/L)3
=0.058;
该反应的正反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,则生成物浓度减小,反应物浓度增大,所以K减小,
故答案为:0.2mol/(L?min)、0.058、减小;
(4)①为了寻找合成NH3的温度和压强的适宜条件,所以可以以i为参照物,对实验ii、iii进行改变的条件是温度或压强,如果温度和i相同,则压强和iii相同,如果温度和iii相同,则压强和ii相同,
故答案为:①450(或480)、②10(或1).
点评:本题考查了平衡状态的判断、反应速率及平衡常数的计算、探究实验等知识点,难度较大,注意(4)题中,如果进行探究实验,只能改变一个条件,不能同时改变多个条件,否则无法判断.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:022

像根瘤菌那样在常温常压下把游离氮固定下来供作物吸收,这种方法称之为生物模拟固氮。近年来,国内外科学家正在探索这一课题,纷纷把目光集中在根瘤菌上,研究具有非凡固氮功能的固氮酶的组成和结构。固氮酶由二氮酶和二氮还原酶两种蛋白质组成,含有一定数量的钼原子、铁原子和酸溶性的硫原子。由于二氮还原酶在空气中暴露30秒,活性就会丧失一半,故至今仍未搞清固氮酶的固氮机理。但使非豆科植物的根部也结出根瘤的研究却取得令人欣喜的突破。

1.氮的固定是指_______.

A.植物从土壤中吸收含氮养料

B.豆科植物根瘤菌将含氮化合物转变为植物蛋白质

C.将氨转变成硝酸及其他氮的化合物

D.将空气中的氮气转变为含氮的化合物

2.二氮酶这种蛋白质お的1%水溶液渗透压在24112Pa,该蛋白质的含铁量是0.814%。    根据渗透压值,算出二氮酶的分子量(答数不满1000就舍去)__________________

3.为确定固氮的最终产物,做了如下实验:

    把固氮菌培养在含15N2的空气中,细胞迅速固定N元素,短期内细胞的谷氨酸便出现大量的15N

    如果把细胞培养于含有15NH3的培养基中,固氮能力立刻停止,但吸入的氨态氮迅速转入谷氨酸中。

    (1)由此可推出固氮的最终产物为________

    (2)工业上固氮的方法是(写出反应条件)________。若生物固氮也是按此反应进行,你认为何者效率高?简述理由?______________________________________________________

4.某生态系统中氮循环简图如图所示:

(1)哪一类生物能将蛋白质转化为氨__________.

A.分解者

B.藻类

C.化能合成类生物

(2)该生态系统的豆科植物不施氮肥,仍能表现出良好的长势,其原因是________

(3)雷雨中常含有微量的硝酸而为农作物所利用,用化学方程式解释HNO3的形成过程_____     __                  _

(4)硝化细菌能够将NH3氧化为硝酸和亚硝酸,写出有关的化学反应方程式_______

5.很久以前,澳大利亚有着大片大片荒芜的土地,近几十年来,他们重视对生物固氮的研究利用,培育和引进了优良的豆科牧草良种,选育了高效的和适应性强的根瘤菌,结果形成了一望无际的优良牧场。褐球固氮菌于有氧状态下,在无氮培养中生长时,通过固定空气中氮取得它所需要的氮,在标准大气压和303K时,多少体积的空气能够供应1dm3的细菌所需要的氮气,已知该细菌每立方厘米重为0.84mg,含氮量为7%,空气中N2的体积百分比为78%。

 

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科目:高中化学 来源:物理教研室 题型:022

像根瘤菌那样在常温常压下把游离氮固定下来供作物吸收,这种方法称之为生物模拟固氮。近年来,国内外科学家正在探索这一课题,纷纷把目光集中在根瘤菌上,研究具有非凡固氮功能的固氮酶的组成和结构。固氮酶由二氮酶和二氮还原酶两种蛋白质组成,含有一定数量的钼原子、铁原子和酸溶性的硫原子。由于二氮还原酶在空气中暴露30秒,活性就会丧失一半,故至今仍未搞清固氮酶的固氮机理。但使非豆科植物的根部也结出根瘤的研究却取得令人欣喜的突破。

1.氮的固定是指_______.

A.植物从土壤中吸收含氮养料

B.豆科植物根瘤菌将含氮化合物转变为植物蛋白质

C.将氨转变成硝酸及其他氮的化合物

D.将空气中的氮气转变为含氮的化合物

2.二氮酶这种蛋白质お的1%水溶液渗透压在24112Pa,该蛋白质的含铁量是0.814%。    根据渗透压值,算出二氮酶的分子量(答数不满1000就舍去)__________________

3.为确定固氮的最终产物,做了如下实验:

    把固氮菌培养在含15N2的空气中,细胞迅速固定N元素,短期内细胞的谷氨酸便出现大量的15N

    如果把细胞培养于含有15NH3的培养基中,固氮能力立刻停止,但吸入的氨态氮迅速转入谷氨酸中。

    (1)由此可推出固氮的最终产物为________

    (2)工业上固氮的方法是(写出反应条件)________。若生物固氮也是按此反应进行,你认为何者效率高?简述理由?______________________________________________________

4.某生态系统中氮循环简图如图所示:

(1)哪一类生物能将蛋白质转化为氨__________.

A.分解者

B.藻类

C.化能合成类生物

(2)该生态系统的豆科植物不施氮肥,仍能表现出良好的长势,其原因是________

(3)雷雨中常含有微量的硝酸而为农作物所利用,用化学方程式解释HNO3的形成过程_____     __                  _

(4)硝化细菌能够将NH3氧化为硝酸和亚硝酸,写出有关的化学反应方程式_______

5.很久以前,澳大利亚有着大片大片荒芜的土地,近几十年来,他们重视对生物固氮的研究利用,培育和引进了优良的豆科牧草良种,选育了高效的和适应性强的根瘤菌,结果形成了一望无际的优良牧场。褐球固氮菌于有氧状态下,在无氮培养中生长时,通过固定空气中氮取得它所需要的氮,在标准大气压和303K时,多少体积的空气能够供应1dm3的细菌所需要的氮气,已知该细菌每立方厘米重为0.84mg,含氮量为7%,空气中N2的体积百分比为78%。

 

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