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氨是氮循环中的重要物质,氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法.
(1)已知:H-H键能为436kJ?mol-1,N≡N键能为946kJ?mol-1,N-H键能为391kJ?mol-1.写出合成氨反应的热化学方程式:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92kJ?mol-1
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92kJ?mol-1

(2)恒温下,往一个4L的密闭容器中充入5.2molH2和2molN2,反应过程中对NH3的浓度进行检测,得到的数据如下表所示:
时间/min 5 10 15 20 25 30
c(NH3)/mol?L-1 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0.20
①5min内,消耗H2的平均反应速率为
0.024mol/(L?min)
0.024mol/(L?min)

②N2的平衡转化率
20%
20%

③此条件下该反应的化学平衡常数K=
1
1
.反应达到平衡后,若维持容器体积不变,温度不变,往平衡体系中加入H2、N2和NH3各8mol,化学平衡将向
正反应
正反应
方向移动(填“正反应”或“逆反应”);化学平衡常数值
不变
不变
(填变大、变小、不变);
④若温度维持不变,只将容器体积由4L变为2L,达新平衡时N2的平衡浓度
大于
大于
0.4mol?L-1(填大于、小于与等于)
分析:(1)反应物的总键能-生成物的总键能=反应热,据此计算该反应的反应热,根据热化学方程式的书写原则进行书写.
(2)①根据v=
△c
△t
计算v(NH3),再根据速率之比等于化学计量数之比计算v(H2);
②由表中数据可知,20min达平衡,平衡时NH3的浓度为0.20mol/L,根据n=cV计算生成的氨气的物质的量,根据方程式计算参加反应的氮气的物质的量,再利用转化率定义计算;
③由表中数据可知,20min达平衡,平衡时NH3的浓度为0.20mol/L,利用三段式计算平衡时各组分的平衡浓度,代入平衡常数表达式k=
c2(NH3)
c(N2)?c3(H2)
计算;
温度不变平衡常数不变,计算此时的浓度,进而计算浓度商Qc,比较浓度商与平衡常数的大小,判断反应进行方向;
④只将容器体积由4L变为2L,若平衡不移动氮气的浓度为原来2倍,但体积减小压强增大,平衡向正反应移动,故氮气的平衡浓度小于原平衡浓度的2倍,但大于原平衡的浓度.
解答:解:(1)反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)的反应热△H=946kJ?mol-1+3×436kJ?mol-1-2×3×391kJ?mol-1=-92kJ?mol-1,故热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92kJ?mol-1
故答案为:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92kJ?mol-1
(2)①由表中水解可知,5min内,氨气的浓度变化为0.08mol/L,故v(NH3)=
0.08mol/L
5min
=0.016mol/(L?min),速率之比等于化学计量数之比,故v(H2)=
3
2
v(NH3)=
3
2
×0.016mol/(L?min)=0.024mol/(L?min),故答案为:0.024mol/(L?min);
②由表中数据可知,20min达平衡,平衡时NH3的浓度为0.20mol/L,生成的氨气的物质的量为0.20mol/L×4L=0.8mol,由方程式N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)可知,参加反应的氮气的物质的量为
1
2
×0.8mol=0.4mol,所以氮气的转化率为:
0.4mol
2mol
×100%=20%,故答案为:20%;
③由表中数据可知,20min达平衡,平衡时NH3的浓度为0.20mol/L,则:
               N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
开始(mol/L):0.5     1.3        0
变化(mol/L):0.1     0.3        0.2
平衡(mol/L):0.4     1          0.2
故平衡常数k=
c2(NH3)
c(N2)?c3(H2)
=
0.22
0.4×13
=1,
反应达到平衡后,若维持容器体积不变,温度不变,往平衡体系中加入H2、N2和NH3各8mol,则此时各物质的浓度为:
H2为1mol/L+
8mol
4L
=3mol/L,N2为0.4mol/L+
8mol
4L
=2.4mol/L,NH3为0.2mol/L+
8mol
4L
=2.2mol/L,故浓度商Qc=
2.22
2.4×33
<1,故反应向正反应进行,
平衡常数只受温度影响,温度不变平衡常数不变,
故答案为:1;正反应;不变;
④只将容器体积由4L变为2L,若平衡不移动氮气的浓度为原来2倍为0.8mol/L,但体积减小压强增大,平衡向正反应移动,故氮气的平衡浓度小于原平衡浓度的2倍,大于原平衡的浓度,即0.4mol/L<c(N2)<0.8mol/L,故答案为:大于.
点评:本题考查反应热的计算、热化学方程式书写、化学反应速率计算、化学平衡有关计算、平衡常数等,题目综合性较大,难度中等,注意掌握化学平衡常数的应用:1、用来判断反应进行的程度,2、判断反应的热效应,3、判断反应进行的方向,4、用来计算物质的转化率.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2012?奉贤区二模)硫元素价态众多,可与卤素、氮等元素化合形成许多复杂化合物,在科学技术和生成中有重要的应用.根据题意完成下列计算:
(1)由硫与限量氯气在50~60°C反应16~20小时,可恰好完全反应,得到两种硫的氯化物A和B.A物质中的含硫量为0.131,B物质中的含氯量为0.816,A的相对分子质量比B大71.计算确定这两种氯化物的分子式分别为
SCl6、SCl4
SCl6、SCl4
.若上述反应得到的A、B的物质的量比为3:2,则参加反应的S和氯气的物质的量之比为
5:13
5:13

(2)硫的卤化物或卤氧化物都有强水解性,可以作脱水剂.SF4吸收V mL液态水(4℃),完全反应,得到3.2g SO2气体(假设SO2完全逸出)和10%的酸溶液,计算吸收的液态水的体积V为
37.8
37.8
mL.
(3)S4N4是亮橙色固体,不溶于水和有机溶剂,是一种重要的金属有机化学反应物.一般用S2Cl2、SCl2的惰性溶剂(CS2)氨解制得:6S2Cl2+16NH3→S4N4+S8+12NH4Cl;24SCl2+64NH3→4S4N4+S8+48NH4Cl.S2Cl2、SCl2的混合液体52.86g溶于足量的CS2中,再通入35.84L氨气(标准状况)完全氨解,产生14.080g硫单质.剩余氨气用40g水完全吸收形成氨水(密度为0.923g/mL).
计算:①该混合液体中S2Cl2、SCl2的物质的量之比为
5:2
5:2

      ②所得氨水的物质的量浓度为
9.2 mol/L
9.2 mol/L
(保留1位小数).
(4)S4N4与Ag在一定条件下反应,失去N2而缩合成(SN)x,(SN)x合成于1910年,过了五十年,才发现它在0.26K的低温下,可转变为超导体(superconductor).(SN)x的结构式如图:

已知1.20×105 mol S4N4与Ag发生缩合,失去了1.20×105 mol N2,生成二百聚物[(SN)200]和三百聚物.测得缩合产物中二百聚物的质量分数为0.50.
计算:①缩合产物中各缩合物的物质的量.
  ②若Ag的实际使用量为8.64kg,求Ag的循环使用次数.

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科目:高中化学 来源:上海市奉贤区2012届高三4月调研考试(二模)化学试题 题型:038

硫元素价态众多,可与卤素、氮等元素化合形成许多复杂化合物,在科学技术和生成中有重要的应用.根据题意完成下列计算:

1.由硫与限量氯气在50~60℃反应16~20小时,可恰好完全反应,得到两种硫的氯化物A和B.A物质中的含硫量为0.131,B物质中的含氯量为0.816,A的相对分子质量比B大71.计算确定这两种氯化物的分子式分别为________

若上述反应得到的A、B的物质的量比为3:2,则参加反应的S和氯气的物质的量之比为________.

2.硫的卤化物或卤氧化物都有强水解性,可以作脱水剂.SF4吸收V mL液态水(4℃),完全反应,得到3.2 g SO2气体(假设SO2完全逸出)和10%的酸溶液,计算吸收的液态水的体积V为________mL.

3.S4N4是亮橙色固体,不溶于水和有机溶剂,是一种重要的金属有机化学反应物.一般用S2Cl2、SCl2的惰性溶剂(CS2)氨解制得:

6S2Cl2+16NH3→S4N4+S8+12NH4Cl;

24SCl2+64NH3→4S4N4+S8+48NH4Cl.

S2Cl2、SCl2的混合液体52.86 g溶于足量的CS2中,再通入35.84 L氨气(标准状况)完全氨解,产生14.080 g硫单质.剩余氨气用40 g水完全吸收形成氨水(密度为0.923 g/mL).

计算:①该混合液体中S2Cl2、SCl2的物质的量之比为________

②所得氨水的物质的量浓度为________(保留1位小数).

4.S4N4与Ag在一定条件下反应,失去N2而缩合成(SN)x,(SN)x合成于1910年,过了五十年,才发现它在0.26 K的低温下,可转变为超导体(superconductor).(SN)x的结构式为:

已知1.20×105 mol S4N4与Ag发生缩合,失去了1.20×105 mol N2,生成二百聚物[(SN)200]和三百聚物.测得缩合产物中二百聚物的质量分数为0.50.

计算:①缩合产物中各缩合物的物质的量.

②若Ag的实际使用量为8.64 kg,求Ag的循环使用次数.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

硫元素价态众多,可与卤素、氮等元素化合形成许多复杂化合物,在科学技术和生成中有重要的应用.根据题意完成下列计算:
(1)由硫与限量氯气在50~60°C反应16~20小时,可恰好完全反应,得到两种硫的氯化物A和B.A物质中的含硫量为0.131,B物质中的含氯量为0.816,A的相对分子质量比B大71.计算确定这两种氯化物的分子式分别为______.若上述反应得到的A、B的物质的量比为3:2,则参加反应的S和氯气的物质的量之比为______.
(2)硫的卤化物或卤氧化物都有强水解性,可以作脱水剂.SF4吸收V mL液态水(4℃),完全反应,得到3.2g SO2气体(假设SO2完全逸出)和10%的酸溶液,计算吸收的液态水的体积V为______mL.
(3)S4N4是亮橙色固体,不溶于水和有机溶剂,是一种重要的金属有机化学反应物.一般用S2Cl2、SCl2的惰性溶剂(CS2)氨解制得:6S2Cl2+16NH3→S4N4+S8+12NH4Cl;24SCl2+64NH3→4S4N4+S8+48NH4Cl.S2Cl2、SCl2的混合液体52.86g溶于足量的CS2中,再通入35.84L氨气(标准状况)完全氨解,产生14.080g硫单质.剩余氨气用40g水完全吸收形成氨水(密度为0.923g/mL).
计算:①该混合液体中S2Cl2、SCl2的物质的量之比为______.
   ②所得氨水的物质的量浓度为______(保留1位小数).
(4)S4N4与Ag在一定条件下反应,失去N2而缩合成(SN)x,(SN)x合成于1910年,过了五十年,才发现它在0.26K的低温下,可转变为超导体(superconductor).(SN)x的结构式如图:

已知1.20×105 mol S4N4与Ag发生缩合,失去了1.20×105 mol N2,生成二百聚物[(SN)200]和三百聚物.测得缩合产物中二百聚物的质量分数为0.50.
计算:①缩合产物中各缩合物的物质的量.
②若Ag的实际使用量为8.64kg,求Ag的循环使用次数.

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科目:高中化学 来源:上海模拟题 题型:填空题

硫元素价态众多,可与卤素、氮等元素化合形成许多复杂化合物,在科学技术和生成中有重要的应用。根据题意完成下列计算:
(1)由硫与限量氯气在50~60°C反应16~20小时,可恰好完全反应,得到两种硫的氯化物A和B。A物质中的含硫量为0.131,B物质中的含氯量为0.816,A的相对分子质量比B大71。计算确定这两种氯化物的分子式分别为_______________。若上述反应得到的A、B的物质的量比为3:2,则参加反应的S和氯气的物质的量之比为___________。
(2)硫的卤化物或卤氧化物都有强水解性,可以作脱水剂。SF4吸收V mL液态水(4℃),完全反应,得到3.2gSO2气体(假设SO2完全逸出)和10%的酸溶液,计算吸收的液态水的体积V为_________mL。
(3)S4N4是亮橙色固体,不溶于水和有机溶剂,是一种重要的金属有机化学反应物。一般用S2Cl2、SCl2的惰性溶剂(CS2)氨解制得:6S2Cl2+16NH3→S4N4+S8+12NH4Cl;24SCl2+64NH3→4S4N4+S8+48NH4Cl。S2Cl2、SCl2的混合液体52.86g溶于足量的CS2中,再通入35.84L氨气(标准状况)完全氨解,产生14.080g硫单质。剩余氨气用40g水完全吸收形成氨水(密度为0.923g/mL)。
计算:
①该混合液体中S2Cl2、SCl2的物质的量之比为___________。
②所得氨水的物质的量浓度为_____________(保留1位小数)。
(4)S4N4与Ag在一定条件下反应,失去N2而缩合成(SN)x,(SN)x合成于1910年,过了五十年,才发现它在0.26K的低温下,可转变为超导体(superconductor)。(SN)x的结构式为:
已知1.20×105 mol S4N4与Ag发生缩合,失去了1.20×10mol N2,生成二百聚物[(SN)200]和三百聚物。测得缩合产物中二百聚物的质量分数为0.50。计算:
①缩合产物中各缩合物的物质的量。
②若Ag的实际使用量为8.64kg,求Ag的循环使用次数。

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