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(8分)德國人哈伯在1913年實現了合成氨的工業(yè)化生產,反應原理:

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);已知298 K時,

ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS=-198.2J·mol-1·K-1,試回答下列問題:

(1)計算說明298 K下合成氨反應能否自發(fā)進行?________(填“能”或“不能”);在298K時,將10 mol N2和30 mol H2放入合成塔中,為什么放出的熱量小于924 kJ?________。

(2)如圖在一定條件下,將1 mol N2和3mol H2混合于一個10 L的密閉容器中,反應達到A平衡時,混合氣體中氨占25%,試回答下列問題:

①N2的轉化率為________;

②在達到狀態(tài)A時,平衡常數KA=________(代入數值的表達式,不要求得具體數值),當溫度由T1變化到T2時,KA________KB(填“=”、“<”或“>”)。

③在達到狀態(tài)B時,下列說法正確的是(  )

a.通入氬氣使壓強增大,化學平衡向正反應方向移動

b.N2的正反應速率是H2的逆反應速率的1/3倍

c.降低溫度,混合氣體的平均相對分子質量變小

d.增加N2的物質的量,H2的轉化率降低

(3)若在恒溫、恒壓條件下合成氨反應達到平衡后,再向平衡體系中通入氬氣,平衡________移動(填“向左”“向右”或“不”)。

(4)在1998年希臘亞里斯多德大學的Marnellos和Stoukides采用高質子導電性的SCY陶瓷(能傳遞H),實現了高溫高壓下高轉化率的電化學合成氨,其實驗裝置如圖:

則陰極的電極反應式為____________________________________________________。

 

(1)能'由于合成氨反應為可逆反應,10 mol N2和30mol H2不可能完全反應,所以放出的熱量小于10×92.4 kJ=924 kJ

(2)①40%'②0.082/(0.06×O.183)'>'③b

(3)向左'(4)N2+6e+6H===2NH3

解析:(1)ΔH-TΔS=-92.4 kJ·mol1-298 K×(-198.2 J·mol1·K1)×103 kJ·J1=-33.3kJ·moL1<0,故該反應在298 K時能自發(fā)進行。由于合成氨反應為可逆反應,10 mol N2和30mol H2不可能完全反應,所以放出的熱量小于10×92.4 kJ=924 kJ。

(2)由反應:設轉化了N2為x mol·L-1,

則   N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

初始: 0.1   0.3    0

轉化: x    3x    2x

平衡: 0.1-x  0.3-3x  2x

2x/(0.1-x+0.3-3x+2x)×100%=25%'x=0.04

所以①N2的轉化率為:0.04/0.1×100%=40%。

②平衡常數KA=0.082/(0.06×0.183)。當溫度由T1變化到T2時,N2的轉化率降低,說明化學平衡向逆反應方向移動,所以KA>KB。③由于在恒容密閉容器中通入氬氣,體系壓強確實增大,但由于N2、H2、NH3的濃度均不發(fā)生變化,化學平衡不移動,故a錯誤;達到平衡時正、逆反應速率相等,即v(N2,正)=v(N2,逆)、v(H2,正)=v(H2,逆),由“化學反應速率之比等于化學方程式中化學計量數之比”知b正確;降低溫度,化學平衡向正反應方向移動,氣體物質的量減少,而氣體總質量不變,根據M=m/n知,混合氣體的平均相對分子質量增大,故c錯誤;增加N2的物質的量,化學平衡向正反應方向移動,H2的轉化率升高,故d錯誤。

(3)在恒壓條件下加入氬氣,則容積增大,導致原平衡中各物質的濃度同等比例減小,所以平衡向氣體體積增大的方向即向左移動。

(4)由于該反應的總式為合成氨反應:N2+3H22NH3,在該反應中,H2失去電子在陽極上發(fā)生氧化反應,其電極反應式為:3H2-6e===6H,則陰極電極反應式為“該反應的總式減去陽極電極反應式”得:N2+6e+6H===2NH3。

 

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源:2012屆高考化學一輪復習《化學反應速率與化學平衡》專題綜合測試(蘇教版) 題型:填空題

(8分)德國人哈伯在1913年實現了合成氨的工業(yè)化生產,反應原理:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g);已知298 K時,
ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1,試回答下列問題:
(1)計算說明298 K下合成氨反應能否自發(fā)進行?________(填“能”或“不能”);在298 K時,將10 mol N2和30 mol H2放入合成塔中,為什么放出的熱量小于924 kJ?________。

(2)如圖在一定條件下,將1 mol N2和3 mol H2混合于一個10 L的密閉容器中,反應達到A平衡時,混合氣體中氨占25%,試回答下列問題:
①N2的轉化率為________;
②在達到狀態(tài)A時,平衡常數KA=________(代入數值的表達式,不要求得具體數值),當溫度由T1變化到T2時,KA________KB(填“=”、“<”或“>”)。
③在達到狀態(tài)B時,下列說法正確的是(  )
a.通入氬氣使壓強增大,化學平衡向正反應方向移動
b.N2的正反應速率是H2的逆反應速率的1/3倍
c.降低溫度,混合氣體的平均相對分子質量變小
d.增加N2的物質的量,H2的轉化率降低
(3)若在恒溫、恒壓條件下合成氨反應達到平衡后,再向平衡體系中通入氬氣,平衡________移動(填“向左”“向右”或“不”)。
(4)在1998年希臘亞里斯多德大學的Marnellos和Stoukides采用高質子導電性的SCY陶瓷(能傳遞H),實現了高溫高壓下高轉化率的電化學合成氨,其實驗裝置如圖:

則陰極的電極反應式為____________________________________________________。

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科目:高中化學 來源:2011-2012學年高考化學一輪復習《化學反應速率與化學平衡》專題綜合測試(蘇教版) 題型:填空題

(8分)德國人哈伯在1913年實現了合成氨的工業(yè)化生產,反應原理:

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);已知298 K時,

ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1,試回答下列問題:

(1)計算說明298 K下合成氨反應能否自發(fā)進行?________(填“能”或“不能”);在298 K時,將10 mol N2和30 mol H2放入合成塔中,為什么放出的熱量小于924 kJ?________。

(2)如圖在一定條件下,將1 mol N2和3 mol H2混合于一個10 L的密閉容器中,反應達到A平衡時,混合氣體中氨占25%,試回答下列問題:

①N2的轉化率為________;

②在達到狀態(tài)A時,平衡常數KA=________(代入數值的表達式,不要求得具體數值),當溫度由T1變化到T2時,KA________KB(填“=”、“<”或“>”)。

③在達到狀態(tài)B時,下列說法正確的是(  )

a.通入氬氣使壓強增大,化學平衡向正反應方向移動

b.N2的正反應速率是H2的逆反應速率的1/3倍

c.降低溫度,混合氣體的平均相對分子質量變小

d.增加N2的物質的量,H2的轉化率降低

(3)若在恒溫、恒壓條件下合成氨反應達到平衡后,再向平衡體系中通入氬氣,平衡________移動(填“向左”“向右”或“不”)。

(4)在1998年希臘亞里斯多德大學的Marnellos和Stoukides采用高質子導電性的SCY陶瓷(能傳遞H),實現了高溫高壓下高轉化率的電化學合成氨,其實驗裝置如圖:

則陰極的電極反應式為____________________________________________________。

 

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