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。

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·L-1·min-1(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)

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·L-1·min-1。
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
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:不詳 題型:單選題

已知可逆反應(yīng): A + 2B  3M + N ;△H<0,其中A.B.M.N均為氣態(tài), 在一定條件下達(dá)到平衡后, A 在反應(yīng)混合物中的百分含量為 a% , 若要通過改變條件使 a% 改變?yōu)?2a%, 那么下列各項(xiàng)可以改變的條件中應(yīng)選擇的是:                                            
A.增大容器體積                    B.增大反應(yīng)容器中的壓強(qiáng)
C.降溫反應(yīng)的溫度                   D.使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?/div>

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(1)在一定溫度下,向一個(gè)容積不變的容器中,通入2molN2和8molH2及固體催化劑,使之反應(yīng)。已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H=-92.2kJ·mol-1。平衡時(shí)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為起始時(shí)的80%。(寫出計(jì)算過程)
①平衡時(shí)N2的物質(zhì)的量        , H2的轉(zhuǎn)化率        
②達(dá)到平衡時(shí),放出的熱量為            
(2)在一個(gè)容積為500 mL的密閉容器中,充入5 mol H2和2 mol CO。在一定溫度和一定壓強(qiáng)下,發(fā)生如下反應(yīng):2H2(g)+CO(g)  CH3OH(g),經(jīng)過5 min后達(dá)到平衡狀態(tài)。若此時(shí)測(cè)得CH3OH蒸氣的濃度為2 mol/L,求:(寫出計(jì)算過程)
①以H2的濃度變化表示的該反應(yīng)的速率
②達(dá)平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率
③該溫度下的K

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

如圖,曲線為可逆反應(yīng)A(g) +2B(g) 2C(g) 正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)的平衡移動(dòng)關(guān)系曲線,下列說法正確的是
A.a(chǎn)<b,y軸指B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
B.a(chǎn)>b,y軸指C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
C.a(chǎn)<b,y軸指A的轉(zhuǎn)化率
D.a(chǎn)>b,y軸指A的體積分?jǐn)?shù)

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

在一定溫度下,向a L密閉容器中加入1mol X氣體和2mol Y氣體,發(fā)生如下反應(yīng):X(g)+2Y(g) 2Z(g),此反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是
A.容器內(nèi)氣體密度不隨時(shí)間變化
B.v (X): v (Y)= l:2
C.容器內(nèi)X、Y、Z的濃度不隨時(shí)間變化
D.單位時(shí)間消耗0.1 molX同時(shí)生成0.2molZ

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

下列事實(shí),不能用勒夏特列原理解釋的是(    )
A.溴水中有平衡:Br2+ H2O HBr+ HBrO 加入 AgNO3溶液后,溶液顏色變淺
B.對(duì)CO(g) + NO2 (g)CO2 (g)+ NO(g) 平衡體系增大壓強(qiáng)可使顏色變深
C.升高溫度能夠增大硝酸鉀在水中的溶解度
D.合成 NH3反應(yīng),為提高 NH3的產(chǎn)率,理論上應(yīng)采取相對(duì)較低溫度的措施

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

某溫度下,對(duì)于反應(yīng)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ;△H=-92.4kJ/mol。
N2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(qiáng)(P)的關(guān)系如右圖所示。下列說法正確的是:

A. 將1.0mol氮?dú)狻?.0mol氫氣,置于1L密閉容器中發(fā)生反應(yīng),放出的熱量為92.4kJ
B. 平衡狀態(tài)由A變到B時(shí),平衡常數(shù)K(A) < K(B)
C. 上述反應(yīng)在達(dá)到平衡后,增大壓強(qiáng),H2的轉(zhuǎn)化率提高
D. 保持壓強(qiáng)不變,通入惰性氣體,平衡常數(shù)不變,平衡不移動(dòng)

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

右圖表示可逆反應(yīng),在不同條件下反應(yīng)混合物中C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)C%和反應(yīng)過程所需時(shí)間的關(guān)系曲線,有關(guān)敘述一定正確的是
A.a(chǎn)表示有催化劑,而b無催化劑
B.若其他條件相同,a比b的溫度高
C.若其他條件相同,a比b的壓強(qiáng)大,n=l
D.反應(yīng)由逆反應(yīng)方向開始

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

對(duì)于反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 滿足下列圖象,根據(jù)圖象判斷四種關(guān)系正確的是
A.m+n>p+q,正反應(yīng)吸熱B.m+n<p+q, 正反應(yīng)放熱
C.m+n>p+q,正反應(yīng)放熱D.m+n<p+q, 正反應(yīng)吸熱

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