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大气固氮属于自然固氮,合成氨是目前人工固氮的主要方法.科学家一直致力“人工固氮”新方法的研究.
(1)有关大气固氮(以N2+02?2N0为例)、人工固氮(以N2+3H2?2NH3为例)反应的平衡常数K的值如下表.
反应 N2+02?2N0
N2+3H2?2NH3
温度/℃  27 2000 100 400
K  3.84×10-31  0.1 3.4×109 2.0x104
下列说法正确的是
 
.(填字母)
a.大气固氮与人工固氮都是放热反应
b.人类模拟大气固氮无现实意义
c.寻找在常温下合成氨的高效催化剂是目前人工固氮的新方向
d.在常温下,人工固氮非常容易进行
(2)已知:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ?mol-1
2H2(g)+02(g)=2H20(1)△H=-571.6kJ?mol-1
据报道,在常温、常压、光照、催化剂的条件下,N2可以与水反应,则反应
N2(g)+3H20(l)=2NH3(g)+
3
2
O2(g)的△H=
 
KJ?mol-1
(3)某研究小组在673K、30MPa下,在体积为VL的密闭容器中进行反应:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),其n(H2)和n(NH3)随时间变化的关系如图所示.
①下列叙述正确的是
 
.(填字母)
A.点a的正反应速率比点b的大
B.点c处反应达到化学平衡状态
C.若t3时由673K升至773K,则n(H2)将增大
②从开始到平衡时反应的平均速率(以H2的浓度变化表示)v(H2)=
 

③若开始时n(N2)=n(H2),则反应的平衡常数K=
 
(用代数式表示).
考点:化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡建立的过程,化学平衡常数的含义,物质的量或浓度随时间的变化曲线
专题:化学平衡专题
分析:(1)a.化学平衡常数说明反应进行的彻底程度问题,与反应进行的难易程度无关;
b.大气固氮的进行程度很小,利用大气固氮原理进行工业生成,产率很小;
c.合成氨是放热反应,温度越低,有利于平衡向正反应移动,反应的转化率越高;
d.由K可知,常温下难人工合成氨;
(2)由①N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ?mol-1,②2H2(g)+02(g)=2H20(1)△H=-571.6kJ?mol-1
根据盖斯定律可知,则①-②×
3
2
得到反应N2(g)+3H20(l)=2NH3(g)+
3
2
O2(g);
(3)①由图可知,为合成氨的反应,t2时达到平衡,该反应为放热反应;
②结合v=
△c
△t
计算;
③开始时n(N2)=n(H2),平衡时c(NH3)=
n2
V
mol/L,c(H2)=
n3-
3
2
n2
V
mol/L,c(N2)=
n3-
1
2
n2
V
mol/L,以此计算K.
解答: 解:(1)a.由K可知,大气固氮为吸热反应,而人工固氮是放热反应,故a错误;
b.大气固氮的进行程度很小,利用大气固氮原理进行工业生成,产率很小,没有实际意义,故b正确;
c.合成氨是放热反应,常温下合成氨气需要合适的催化剂,则寻找在常温下合成氨的高效催化剂是目前人工固氮的新方向,故c正确;
d.由表格中K的数据与温度可知,在常温下,人工固氮难进行,故d错误;
故答案为:bc;
(2)由①N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ?mol-1,②2H2(g)+02(g)=2H20(1)△H=-571.6kJ?mol-1
根据盖斯定律可知,则①-②×
3
2
得到反应N2(g)+3H20(l)=2NH3(g)+
3
2
O2(g),则△H=-92.4kJ/mol-(-571.6kJ?mol-1)×
3
2
=+765.0 kJ?mol-1
故答案为:+765.0;
(3)①由图可知,为合成氨的反应,t2时达到平衡,该反应为放热反应;
A.a→b为正反应阶段,则点a的正反应速率比点b的大,故A正确;
B.点c在t2时之前,没有达到化学平衡状态,故B错误;
C.若t3时由673K升至773K,平衡逆向移动,则n(H2)将增大,故C正确;
故答案为:AC;
②开始到平衡时反应的平均速率(以H2的浓度变化表示)v(H2)=
△c
△t
=
3n2
2Vt2
mol/(L.s),故答案为:
3n2
2Vt2
mol/(L.s);
③开始时n(N2)=n(H2),平衡时c(NH3)=
n2
V
mol/L,c(H2)=
n3-
3
2
n2
V
mol/L,c(N2)=
n3-
1
2
n2
V
mol/L,则K=
(
n2
V
)2
(
n3-
3
2
n2
V
)3×
n3-
1
2
n2
V
=
n22V2
(n3-
n2
2
)×(n3-
3n2
2
)3
,故答案为:
n22V2
(n3-
n2
2
(n3-
3n2
2
)
3
点评:本题考查化学平衡常数及影响因素、意义,反应速率计算等,题目难度中等,注意化学平衡常数大小说明反应进行程度,与反应难易无关、与反应速率无关,侧重计算能力及分析能力的考查.
练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:

除去下列物质中的杂质(括号内为杂质),试选用合适的试剂进行填空.(填写字母序号)选择的试剂:
A.盐酸   B.水   C.饱和食盐水  D.AgNO3溶液   E.NaOH溶液
F.氯水   G.硫酸铜溶液  H.硫酸溶液   I.铁   J.CO2
(1)FeCl3(FeCl2
 
,(2)NaHCO3溶液(Na2CO3):
 

(3)NaNO3溶液(NaBr)
 
,(4)SiO2(CaCO3固体)
 

(5)Mg(Al)
 

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下列与化学概念有关的说法正确的是(  )
A、化合反应均为氧化还原反应
B、金属氧化物均为碱性氧化物
C、蔗糖、液氨、干冰均为非电解质
D、铝热剂是混合物,漂白粉为纯净物

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下列反应中气体作氧化剂的是(  )
A、SO3通入水中:SO3+H2O=H2SO4
B、Cl2通入FeCl2溶液中:Cl2+2FeCl2=2FeCl3
C、HCl通入NaOH溶液中:HCl+NaOH=NaCl+H2O
D、CO2通入NaOH溶液中:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

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科目:高中化学 来源: 题型:

下列有关电解质溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是(  )
A、在0.1 mol?L-1Na2CO3溶液中:c(OH-)-c(H+)=c(HCO3-)+2c(H2CO3
B、在0.1 mol?L-1NaHCO3溶液中:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(H2CO3
C、向0.2 mol?L-1NaHCO3溶液中加入等体积0.1 mol?L-1NaOH溶液:c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+
D、常温下,CH3COONa和CH3COOH混合溶液[pH=7,c(Na+)=0.1 mol?L-1]:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(CH3COOH)>c(H+)=c(OH-

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科目:高中化学 来源: 题型:

设NA为阿伏伽德罗常数的值.下列叙述正确的是(  )
A、1mol羟基与17gNH3所含电子数都为NA
B、12.4g白磷(分子式为P4)中含有P-P共价键0.6NA
C、常温常压下,Na2O2与足量H2O反应,生成了0.2molO2,转移电子的数目为0.8 NA
D、适量铜粉溶解于1L0.5mol?L-1稀硝酸中,当生成2.24LNO时,溶液中氮原子数为0.4 NA

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科目:高中化学 来源: 题型:

A~G为中学常见的化合物,它们之间有如图1所示的转化关系(反应条件及部分产物已略去).A为绿色粉末,含H、C、O、Cu四种元素.常温下D为无色无味气体,B为黑色粉末,E能发生银镜反应,F和E均为有机物,已知F和E的相对分子质量之差等于2.请回答下列问题:
(1)D与G反应的化学方程式为
 

(2)F中一定含有的官能团的名称为
 


(3)某课外小组同学设计了图2实验装置,通过测定某些装置中试剂的质量变化,探究A中各元素的质量关系.①为使数据准确,还需图2空白处补充装置,请你在下表中填入所需要的仪器并写出试剂名称;
所需要的仪器 所加的试剂名称
 
 
②向装置中鼓入空气的目的是
 
;丙装置中盛有白色粉末药品,丙装置中药品的名称为
 
,实验时,丙装置中的药品未见观显变化,证明
 

③更精确的测定得出如下数据:A受热后完全分解,固体由8.0g变为6.0g,装置乙增重0.90g.写出A的化学式:
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

某化工厂以硫磺为原料生产硫酸.设空气中的氧气的体积分数为
0.20,且不考虑各生产阶段的物料损失.试完成下列各题:
(1)如果该厂生产98%的硫酸10t.
①需要原料硫磺的质量是
 
t.
②需要消耗空气的体积(标准状况)为
 
m3
(2)如果该厂每天生产98%的硫酸at,在生产过程中为了使硫充分燃烧,且在下一步催化氧化时不再补充空气,要求硫燃烧后的混合气体中氧气的体积分数为b.已知该厂每天消耗空气2.24×104m3(标准状况).
①写出a和b的关系式.
 

②在图中画出a和b的关系曲线.
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

在一定温度下,将0.20molN2O4气体充入2.0L密闭容器中,间隔一定时间对该容器的气体进行分析数据如下:
时间 (s) 0 20 40 60 80
c(N2O4)mol/L 0.10 C1 0.050 C3 C4
c(NO2)mol/L 0.00 0.060 C2 0.12 0.12
(1)该反应的平衡常数表达式为
 
,计算20s到40s二氧化氮的平均反应速率v(NO2)═
 

(2)若在相同条件下最开始充入的是NO2气体,使得达到上述同样的平衡状态,NO2的起始浓度是
 

(3)若在相同条件下起始时充入的NO2气体0.16mol,要计算达到平衡时NO2的转化率,请写出分析求解的思路(不必计算具体结果)
 

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