人工固氮是指將氮元素由游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的過程。據(jù)報(bào)道,常溫、常壓、光照條件下,N2在摻有少量氧化鐵的二氧化鈦催化劑表面能與水發(fā)生反應(yīng),生成的主要產(chǎn)物為NH3,相應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:N2(g)+3H2O(l)2NH3(g)+O2(g)  △H="+765.0kJ" /mol。

Ⅰ.請(qǐng)?jiān)谙聢D所示的坐標(biāo)中畫出上述反應(yīng)在有催化劑和無(wú)催化劑兩種情況下反應(yīng)體系中的能量變化示意圖,并進(jìn)行標(biāo)注(包括△H)。

Ⅱ.目前工業(yè)合成氨的原理是:N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)  △H=-93.0kJ /mol。

回答下列問題:

(1)氫氣的燃燒熱△H=_______________kJ/mol。

(2)在恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行的合成氨反應(yīng),下列能表示達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______(填序號(hào))。

a.混合氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化

b.混合氣體的密度不再發(fā)生變化

c.反應(yīng)容器中N2、NH3的物質(zhì)的量的比值不再發(fā)生變化

d.單位時(shí)間內(nèi)斷開a個(gè)H-H鍵的同時(shí)形成3 a個(gè)N-H鍵

e.三種物質(zhì)的濃度比恰好等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比

(3)在恒溫恒容的密閉容器中,合成氨反應(yīng)的各物質(zhì)濃度變化曲線如下圖所示。請(qǐng)回答下列問題:

① 表示N2的濃度變化的曲線是              (選填曲線代號(hào)“A”、“B”或“C”)。

② 前25 min 內(nèi),用H2的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)平均速率是            。

③在25 min 末反應(yīng)剛好達(dá)到平衡,則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K =        (計(jì)算結(jié)果可用分?jǐn)?shù)表示)。若升高溫度,該反應(yīng)的平衡常數(shù)值將_______(填“增大”、 “減小”或“不變”)。

(4)在第25 min 末,保持其它條件不變,若升高反應(yīng)溫度并設(shè)法保持該溫度不變,在第35 min末再次達(dá)到平衡。平衡移動(dòng)過程中H2濃度變化了1.5 mol·L1,請(qǐng)你在圖中畫出第25 min ~ 40 min NH3濃度變化曲線。

(5)在一定溫度下,將1 mol N2和3 mol H2混合置于體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),測(cè)得氣體總物質(zhì)的量為2.8 mol 。

①達(dá)平衡時(shí),H2的轉(zhuǎn)化率α1 = ____________。

②在相同條件下,若起始時(shí)只將NH3置于該容器中,達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)NH3的轉(zhuǎn)化率為α2,當(dāng)α1 + α2 =1時(shí),則起始時(shí)n (NH3)= ________mol。

 

【答案】

Ⅱ. (1)-286.0(1分)

(2) a c  (每個(gè)1分,共2分,有錯(cuò)不得分。)

(3)① C (1分)         ② 0.12 mol·L1·min1(2分)

③ 4/27 (或0.148、0.15) (2分,寫單位也得分)         減小(1分)

(4)

(5)① 60%(2分)         ② 2(1分)

【解析】

試題分析:Ⅰ.催化劑可以降低反應(yīng)的活化能,加快反應(yīng)速率,但不能改變反應(yīng)熱,據(jù)此可以作圖。

Ⅱ.(1)根據(jù)蓋斯定律可知,(②-①)÷3即得到H2(g)+1/2O2(g)H2O(l),所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱是△H=(-93.0kJ /mol-765.0kJ /mol)÷3=-286.0 kJ /mol,所以氫氣的燃燒熱是△H=-286.0 kJ /mol。

(2)在一定條件下,當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)(但不為0),反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài),稱為化學(xué)平衡狀態(tài),所以選項(xiàng)c可以說明。該反應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng),所以當(dāng)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化時(shí),可以說明,a正確;密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值,在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的,b不正確。D中反應(yīng)速率的方向是相同的,不正確。速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,因此e中的關(guān)系始終是成立,不正確,因此答案選ac。

(3)①根據(jù)圖像可知,反應(yīng)進(jìn)行到25min時(shí)物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化,此時(shí)ABC的濃度變化量分別是(mol/L)A減少3.0,B增加2.0,C減少1.0,所以表示N2的濃度變化的曲線是C,表示H2的濃度變化的曲線是A,表示氨氣的濃度變化的曲線是B。

②前25 min 內(nèi),用H2的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)平均速率是3.0mol/L÷25min=0.12 mol·L1·min1。

③根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式可知,該反應(yīng)的K=。由于正方應(yīng)是放熱反應(yīng),所以若升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),該反應(yīng)的平衡常數(shù)值將減小。

(4)升高溫度,反應(yīng)速率增大,但平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),所以根據(jù)氫氣的濃度變化量可知,平衡時(shí)氨氣的濃度應(yīng)該是1.0mol/L,所以該圖應(yīng)該是(見答案)。

(5)①         N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)

起始量(mol)   1      3          0

轉(zhuǎn)化量(mol)   x      3x         2x

平衡量(mol) 1-x   3-3x        2x

則1-x+3-3x+2x=2.8

解得x=0.6

所以氫氣的轉(zhuǎn)化率是60%。

②α1 + α2 =1,所以氨氣的轉(zhuǎn)化率是40%,則

N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)

起始量(mol)   0      0          y

轉(zhuǎn)化量(mol)   0.2y  0.6y      0.4y

平衡量(mol)   0.2y  0.6y      y-0.4y

則0.2y+0.6y+y-0.4y=2.8

解得y=2

考點(diǎn):考查外界條件對(duì)反應(yīng)速率和平衡狀態(tài)的影響、反應(yīng)速率和平衡常數(shù)以及反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的有關(guān)計(jì)算

點(diǎn)評(píng):該題以化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡為載體,重點(diǎn)考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。試題綜合性強(qiáng),貼近高考,易于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)求知欲。有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和應(yīng)試能力,提高學(xué)生的規(guī)范答題能力和學(xué)習(xí)效率。

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(2013?日照一模)人工固氮是指將氮元素由游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的過程.
I.最近一些科學(xué)家研究采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H+)實(shí)驗(yàn)氮的固定一電解法合成氨,大大提高了氮?dú)夂蜌錃獾霓D(zhuǎn)化率.
總反應(yīng)式為:N2(g)+3H2(g)
通電
一定條件
2NH3(g)
則在電解法合成氨的過程中,應(yīng)將H2不斷地通入
陽(yáng)
陽(yáng)
極(填“陰”或“陽(yáng)”);向另一電極通入N2,該電極的反應(yīng)式為
N2+6H++6e-=2NH3
N2+6H++6e-=2NH3

II.據(jù)報(bào)道,在一定條件下,N2在摻有少量氧化鐵的二氧化鈦催化劑表面能與水發(fā)生反應(yīng),主要產(chǎn)物為NH3,相應(yīng)的反應(yīng)方程式為:2N2(g)+6H2O(g)═4NH3(g)+3O2(g),△H=Q.
(1)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為
c4(NH3)?c3(O2)
c2(N2)?c6(H2O)
c4(NH3)?c3(O2)
c2(N2)?c6(H2O)

(2)取五份等體積N2和H2O的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1:3),分別加入體積相同的恒玉密閉容器中,在溫度不相同的情況下發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)相同時(shí)間后,測(cè)得氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)φ(N2)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖(1)所示,則上述反應(yīng)的Q
0(填“>”、“<”或“=”).
(3)若上述反應(yīng)在有人化劑的情況下發(fā)生,則如圖(2)所示的a、b、c、d四條曲線中,能表示反應(yīng)體系能量變化的是
d
d
(選填字母代號(hào)),圖(2)中△H的絕對(duì)值為1530kJ?mol-1
III.目前工業(yè)合成氨的原理是:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-93.0kJ?mol-1
回答下列問題:
(1)結(jié)合II中的數(shù)據(jù),則:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的△H=
-570kJ?mol-1
-570kJ?mol-1


(2)在一定溫度下,將1mol N2和3mol H2混合置于體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),測(cè)得氣體總物質(zhì)的量為2.8mol.
①達(dá)平衡時(shí),H2的轉(zhuǎn)化率α1=
60%
60%

②在相同條件下,若起始時(shí)只將NH3置于該容器中,達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)NH3的轉(zhuǎn)化率為α2,當(dāng)α12=1時(shí),則起始時(shí)NH3的物質(zhì)的量n(NH3
2
2
mol.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

人工固氮是指將氮元素由游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的過程.據(jù)報(bào)道,常溫、常壓、光照條件下,N2在摻有少量氧化鐵的二氧化鈦催化劑表面能與水發(fā)生反應(yīng),生成的主要產(chǎn)物為NH3,相應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:
N2(g)+3H2O(l)?2NH3(g)+
3
2
O2(g)△H=+765.0kJ/mol.
Ⅰ.請(qǐng)?jiān)谌鐖D所示的坐標(biāo)中畫出上述反應(yīng)在有催化劑和無(wú)催化劑兩種情況下反應(yīng)體系中的能量變化示意圖,并進(jìn)行標(biāo)注(包括△H).

Ⅱ.目前工業(yè)合成氨的原理是:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-93.0kJ/mol.
回答下列問題:
(1)氫氣的燃燒熱△H=
-286.0
-286.0
kJ/mol.
(2)在恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行的合成氨反應(yīng),下列能表示達(dá)到平衡狀態(tài)的是
ac
ac
(填序號(hào)).
a.混合氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化
b.混合氣體的密度不再發(fā)生變化
c.反應(yīng)容器中N2、NH3的物質(zhì)的量的比值不再發(fā)生變化
d.單位時(shí)間內(nèi)斷開a個(gè)H-H鍵的同時(shí)形成3a個(gè)N-H鍵
e.三種物質(zhì)的濃度比恰好等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比
(3)在恒溫恒容的密閉容器中,合成氨反應(yīng)的各物質(zhì)濃度變化曲線如圖所示.請(qǐng)回答下列問題:
①表示N2 的濃度變化的曲線是
C
C
(選填曲線代號(hào)“A”、“B”或“C”).
②前25min 內(nèi),用H2 的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)平均速率是
0.12 mol?L-1?min-1
0.12 mol?L-1?min-1

③在25min 末反應(yīng)剛好達(dá)到平衡,則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
4
27
4
27
(計(jì)算結(jié)果可用分?jǐn)?shù)表示).
若升高溫度,該反應(yīng)的平衡常數(shù)值將
減小
減小
(填“增大”、“減小”或“不變”).
(4)在第25min 末,保持其它條件不變,若升高反應(yīng)溫度并設(shè)法保持該溫度不變,在第35min末再次達(dá)到平衡.平衡移動(dòng)過程中H2 濃度變化了1.5mol?L-1,請(qǐng)你在圖中畫出第25min~40min NH3濃度變化曲線.
(5)在一定溫度下,將1mol N2和3mol H2混合置于體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),測(cè)得氣體總物質(zhì)的量為2.8mol.
①達(dá)平衡時(shí),H2的轉(zhuǎn)化率α1=
60%
60%

②在相同條件下,若起始時(shí)只將NH3置于該容器中,達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)NH3的轉(zhuǎn)化率為α2,當(dāng)α12=1時(shí),則起始時(shí)n (NH3)=
2
2
mol.

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科目:高中化學(xué) 來源:2013屆湖北省部分重點(diǎn)中學(xué)(天門中學(xué)等)高三上學(xué)期期中聯(lián)考化學(xué)試卷(帶解析) 題型:填空題

(17分)人工固氮是指將氮元素由游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的過程。據(jù)報(bào)道,常溫、常壓、光照條件下,N2在摻有少量氧化鐵的二氧化鈦催化劑表面能與水發(fā)生反應(yīng),生成的主要產(chǎn)物為NH3,相應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:N2(g)+3H2O(l)2NH3(g)+O2(g)  △H="+765.0kJ" /mol。
Ⅰ.請(qǐng)?jiān)谙聢D所示的坐標(biāo)中畫出上述反應(yīng)在有催化劑和無(wú)催化劑兩種情況下反應(yīng)體系中的能量變化示意圖,并進(jìn)行標(biāo)注(包括△H)。

Ⅱ.目前工業(yè)合成氨的原理是:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  △H=-93.0kJ /mol。
回答下列問題:
(1)氫氣的燃燒熱△H=_______________kJ/mol。
(2)在恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行的合成氨反應(yīng),下列能表示達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______(填序號(hào))。
a.混合氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化
b.混合氣體的密度不再發(fā)生變化
c.反應(yīng)容器中N2、NH3的物質(zhì)的量的比值不再發(fā)生變化
d.單位時(shí)間內(nèi)斷開a個(gè)H-H鍵的同時(shí)形成3 a個(gè)N-H鍵
e.三種物質(zhì)的濃度比恰好等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比
(3)在恒溫恒容的密閉容器中,合成氨反應(yīng)的各物質(zhì)濃度變化曲線如下圖所示。請(qǐng)回答下列問題:

① 表示N2的濃度變化的曲線是              (選填曲線代號(hào)“A”、“B”或“C”)。
② 前25 min 內(nèi),用H2的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)平均速率是            。
③在25 min 末反應(yīng)剛好達(dá)到平衡,則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K =        (計(jì)算結(jié)果可用分?jǐn)?shù)表示)。若升高溫度,該反應(yīng)的平衡常數(shù)值將_______(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(4)在第25 min 末,保持其它條件不變,若升高反應(yīng)溫度并設(shè)法保持該溫度不變,在第35 min末再次達(dá)到平衡。平衡移動(dòng)過程中H2濃度變化了1.5 mol·L-1,請(qǐng)你在圖中畫出第25 min ~ 40 min NH3濃度變化曲線。
(5)在一定溫度下,將1 mol N2和3 mol H2混合置于體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),測(cè)得氣體總物質(zhì)的量為2.8 mol 。
①達(dá)平衡時(shí),H2的轉(zhuǎn)化率α1 = ____________。
②在相同條件下,若起始時(shí)只將NH3置于該容器中,達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)NH3的轉(zhuǎn)化率為α2,當(dāng)α1 + α2 =1時(shí),則起始時(shí)n (NH3)= ________mol。

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科目:高中化學(xué) 來源:2012-2013學(xué)年山東省日照市高三第一次模擬考試?yán)砭C化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

人工固氮是指將氮元素由游離態(tài)轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的過程。

I.最近一些科學(xué)家研究采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H+)實(shí)驗(yàn)氮的固定一電解法合成氨,大大提高了氮?dú)夂蜌錃獾霓D(zhuǎn)化率。總反應(yīng)式為:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),則在電解法合成氨的過程中,應(yīng)將H2不斷地通入_________極(填“陰”或“陽(yáng)”) ;向另一電極通入N2,該電極的反應(yīng)式為__________________________。

II.據(jù)報(bào)道,在一定條件下,N2在摻有少量氧化鐵的二氧化鈦催化劑表面能與水發(fā)生反應(yīng),主要產(chǎn)物為NH3,相應(yīng)的反應(yīng)方程式為:2N2(g)+6H2O(g)4NH3(g)+3O2(g)   △H=Q。

(1)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為_______________。

(2)取五份等體積N2和H2O的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1:3),分別加入體積相同的恒容密閉容器中,在溫度不相同的情況下發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)相同時(shí)間后,測(cè)得氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖所示,則上述反應(yīng)的Q________0(填“>”、“<”或“=”)。

(3)若上述反應(yīng)在有催化劑的情況下發(fā)生,則下圖所示的a、b、c、d四條曲線中,能表示反應(yīng)體系能量變化的是_______(選填字母代號(hào)),圖中△H的絕對(duì)值為1530kJ·mol-1

III.目前工業(yè)合成氨的原理是:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)    △H=-93.0kJ/mol。

回答下列問題:

(1)結(jié)合II中的數(shù)據(jù),則O2(g)+2H2(g)=2H2O(g)的△H=______________。

(2)在一定溫度下,將1molN2和3mol H2混合置于體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),測(cè)得氣體總物質(zhì)的量為2.8mol。

①達(dá)平衡時(shí),H2的轉(zhuǎn)化率α1=______________。

②在相同條件下,若起始時(shí)只將NH3置于該容器中,達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)NH3的轉(zhuǎn)化率為α2,當(dāng)α1+α2=1時(shí),則起始時(shí)NH3的物質(zhì)的量n(NH3)=_____________mol。

 

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