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17.工业上合成氨的反应:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.60kJ•mol-1
(1)下列说法能说明上述反应向正反应方向进行的是bd(填序号).
a.单位时间内生成2a mol NH3的同时生成3a mol H2
b.单位时间内生成6a mol N-H键的同时生成2a mol H-H键
c.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
d.混合气体的平均摩尔质量增大
e.容器内的气体密度不变
(2)已知合成氨反应在某温度下2L的密闭容器中进行,测得如表数据:根据表中数据计算:
             时间(h)
物质的量(mol)
0246
N21.501.201.001.00
H24.503.603.003.00
NH30m1.001.00
①反应进行到4h时放出的热量为46.30.
②根据计算可得m=0.6,0~2h内NH3的平均反应速率为0.15mol/(L•h),.
③此温度下反应:2NH3?N2+3H2的化学平衡常数K=6.75.

分析 (1)根据化学平衡状态的特征解答,当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度、百分含量不变,以及由此衍生的一些量也不发生变化,解题时要注意,选择判断的物理量,随着反应的进行发生变化,当该物理量由变化到定值时,说明可逆反应到达平衡状态;
(2)①依据反应的焓变结合化学方程式计算放出的热量;
②根据氨气的物质的量计算出消耗的氮气的物质的量,再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算出0~2小时内N2的平均反应速度率;
③根据3、4小时的时间段氨气的物质的量不变,说明达到了平衡状态,根据氨气的物质的量计算出消耗的氮气和氢气的物质的量及平衡时的浓度,
再根据平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2}){c}^{3}({H}_{2})}$计算出该温度下的平衡常数,逆反应的平衡常数为正反应平衡常数的倒数;

解答 解:(1)a.单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2,说明正逆反应速率相等,达到了平衡状态,故a不符合;
b.若达到平衡状态时,单位时间内生成6n mol N-H键的同时会生成3n mol H-H键,说明正反应速率大于逆反应速率,此时没有达到平衡状态,故b符合;
c.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,为正反应速率之比,但不能说明反应正向进行,与故c不符合;
d.混合气体的平均摩尔质量不变,说明总物质的量不变,正逆反应速率相等,达到化学平衡状态,故d符合;
e.混合气体的密度不变,反应发生到平衡这个量一直不变,故e不符合;
故答案为:bd; 
(2)①N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.20kJ•mol-1,生成2mol氨气放热92.30kJ,反应进行到4小时时,氮气的物质的量变化了1.5mol-1mol=0.5mol,则生成氨气1mol,放出的热量为$\frac{92.6}{2}$kJ/mol×1mol=46.30kJ,
故答案为:46.30;
②0~2小时内,反应氮气物质的量=1.5mol-1.2mol=0.3mol,生成了0.6mol氨气,根据反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),0~2小时内N2的平均反应速度率为:v(NH3)=$\frac{\frac{0.6mol}{2L}}{2h}$0.15mol/(L•h),
故答案为:0.6,0.15mol/(L•h);
③根据表中数据可知,反应在第3和4小时时间段内氨气的物质的量不变,说明达到了平衡状态,此时生成了1.00mol氨气,
列出化学平衡的三段式为
                   N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),
反应开始前(mol)     1.5    4.5       0
变化量(mol)         0.5    1.5       1
平衡时(mol)          1       3        1
平衡时浓度(mol/L) 0.500     1.500     0.5
此温度下该反应的化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2}){c}^{3}({H}_{2})}$=$\frac{0.{5}^{2}}{1.{5}^{3}×0.5}$=$\frac{1}{6.75}$,
此温度下反应:2NH3?N2+3H2的化学平衡常数K=6.75,
故答案为:6.75;

点评 本题考查了化学平衡状态的判断、反应热的计算、化学平衡常数的计算与应用、化学反应速率与化学计量数的关系等知识,涉及的知识点较多,试题综合性强,难度较大,有利于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力,提高学生的应试能力和学习效率.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

3.下列实验操作中正确的是(  )
A.蒸馏操作时,应使温度计水银球靠近蒸馏烧瓶的支管口处
B.蒸发操作时,应使混合物中的水分完全蒸干后,才能停止加热
C.分液操作时,上层液体从下口放出
D.萃取操作时,应选择有机萃取剂,且萃取剂的密度必须比水大

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.丙烯发生如下反应:,下列Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ反应的类型正确的是(  )
A.加成、加成、氧化B.加成、氧化、氧化C.加成、取代、氧化D.取代、取代、加成

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

5.研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义.

(1)CO可用于炼铁,
已知:Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ•mol-1
     C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ•mol-1
则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol.
(2)分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池(以KOH溶液为电解液).写出该电池的正极反应式:O2+4e-+2H2O=4OH-
(3)CO2和H2充人一定体积的密闭容器中,在两种温度下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g) 测得CH3OH的物质的量随时间的变化见图1. 
①线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KI>K (填“>”或“=”或“<”).
②一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡.
容器
反应物投入量1mol CO2、3mol H2a mol CO2、b mol H2
c mol CH3OH(g)、c molH2O(g)
若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为0.4<n(c)≤1mol.
(4)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2.紫外光照射时,在不同催化
剂(Ⅰ、Ⅱ,Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化见图2.在O~15小时内,CH4的平均生成速率Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ从大到小的顺序为II>III>I(填序号).
(5)以TiO2/Cu2Al2O4 为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸.在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系见图3.
①乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是300℃~400℃.
②Cu2Al2O4可溶于稀硝酸,写出有关的离子方程式:3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关.

(1)在一恒温、恒容密闭容器中发生反应:Ni(s)+4CO(g)$?_{180~200℃}^{50~80℃}$Ni(CO)4(g),△H<0;
利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍.下列说法正确的是C(填字母编号).
A.增加Ni的量可提高CO的转化率,Ni的转化率降低
B.缩小容器容积,平衡右移,△H减小
C.反应达到平衡后,充入CO再次达到平衡时,CO的体积分数降低
D.当4v[Ni(CO)4]=v(CO)时或容器中混合气体密度不变时,都可说明反应已达化学平衡状态
(2)CO与镍反应会造成含镍催化剂的中毒.为防止镍催化剂中毒,工业上常用SO2将CO氧化,二氧化硫转化为单质硫.
已知:CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO2(g)△H=-Q1 kJ•mol-1
S(s)+O2(g)═SO2(g)△H=-Q2 kJ•mol-1
则SO2(g)+2CO(g)═S(s)+2CO2(g)△H=-(2Q1-Q2) kJ•mol-1
(3)对于反应:2NO(g)+O2═2NO2(g),向某容器中充入10mol的NO和10mol的O2,在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(P1、P2)下随温度变化的曲线(如图1).
①比较P1、P2的大小关系>;
②700℃时,在压强为P2时,假设容器为1L,则在该条件平衡常数的数值为$\frac{1}{144}$(最简分数形式);
(4)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理如图2所示.该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y,其电极反应式为NO2+NO3--e-=N2O5;若该燃料电池使用一段时间后,共收集到20mol Y,则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为224L.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.Ⅰ、(1)事实证明,原电池中发生的反应通常是放热反应.利用下列化学反应可以设计成原电池的是C
A.C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H>0
B.NaOH(aq)+HCl(aq)═NaCl(aq)+H2O(l)△H<0
C.2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H<0
(2)以KOH溶液为电解质溶液,依据所选反应设计一个原电池,其负极反应式为H2+2OH--2e-=2H2O
Ⅱ、如图为相互串联的甲、乙两个电解池,请回答:

(3)甲池若为用电解原理精炼铜的装置,A极材料是纯铜,电极反应为Cu2++2e-=Cu,
(4)若甲槽阴极增重6.4g,则乙槽阴极放出气体在标准状况下的体积为2.24L.
(5)若乙槽剩余液体为400mL,则电解后得到碱液的物质的量浓度为0.5mol/L.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

9.在容量瓶的使用方法中,下列操作正确的是(  )
A.配制溶液时,如果试样是液体,用量筒量取试样后直接倒入容量瓶中,缓慢加入蒸馏水到接近标线1cm~2cm处,用滴管滴加蒸馏水到标线
B.容量瓶用蒸馏水洗净后,再用待配溶液润洗
C.配制溶液时,如果试样是固体,把称好的试样用纸条小心倒入容量瓶中,缓慢加入蒸馏水到接近标线1cm~2cm处,用滴管滴加蒸馏水到标线
D.使用容量瓶前检查它是否漏水

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6.现有下列物质:①Na2CO3   ②铜    ③氯化氢  ④CO2⑤NaHSO4  ⑥Ba(OH)2
⑦氨水   ⑧稀硝酸  ⑨KI
(1)按物质的分类方法填写表格的空白处(填物质编号)
分类标准电解质非电解质混合物
属于该类
的物质
(2)物质⑨的稀溶液在空气中被氧化,加入淀粉溶液显蓝色,则反应的离子方程式为O2+4I-+2H2O═2I2+4OH-

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置现象如表所示:由此判断这四个电极对应的金属活动性由强到弱的顺序为(  )
装置 

 
CuSO4溶液
 

 
稀硫酸
 
 

稀硫酸
现象a极质量减小
b极质量增大
b极有气泡
c极无明显现象
电流从a极流向d极
A.d>a>b>cB.b>c>d>aC.a>b>c>dD.a>b>d>c

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