(14分)工業(yè)上合成氨是在一定條件下進(jìn)行如下反應(yīng):N2(g) + 3H2(g) ≒ 2NH3(g),其部分工藝流程如下:
回答下列問題:
(1) 已知: N2(g) + O2(g) 2NO(g) ΔH+180.5kJ/mol
4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) ΔH−905kJ/mol
2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) ΔH−483.6kJ/mol
則N2(g) + 3H2(g) ≒ 2NH3(g) ΔH ________________。
(2) 如果工業(yè)上,在一定溫度下,將1.5 mol N2氣體和6 mol H2氣體通入到體積為1升的密閉容器中。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為起始時(shí)的80%,則其平衡常數(shù)為_______。改變下列條件,能使平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行且平衡常數(shù)不變的是__________。
①增大壓強(qiáng) ②增大反應(yīng)物的濃度 ③使用催化劑 ④降低溫度
(3) 合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)很小,所以在工業(yè)上采取氣體循環(huán)的流程。即反應(yīng)后通過降低混合氣體的溫度而使氨氣分離出來。這種分離物質(zhì)的方法其原理類似于下列方法中的________(填編號(hào)),其理由是__________。
①過濾 ②蒸餾 ③滲析 ④萃取
(4) 可以用氯氣來檢驗(yàn)輸送氨氣的管道是否漏氣,如果漏氣則會(huì)有白煙(成分為氯化銨)生成,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。
(5) 假如該廠生產(chǎn)氨水的物質(zhì)的量濃度為20 mol/L,實(shí)驗(yàn)室若需用80 mL濃度為5 mol/L的氨水時(shí),需取20 mol/L的氨水__________mL(用100 mL的容量瓶)。假如該氨水的,加入相同體積的鹽酸時(shí),溶液呈中性,則此鹽酸的pH__________(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(1) −92.4 kJ/mol 2分 (2) 0.057 (mol·L−1)−2(可不寫單位)2分 ①② 2分
(3) ② 兩者都是通過改變物質(zhì)的狀態(tài)來進(jìn)行混合物的分離 2分
(4) 8NH3 + 3Cl2 → 6NH4Cl + N2 2分 (5) 25 2分 < 2分
【解析】(1)考查蓋斯定律的應(yīng)用。根據(jù)已知反應(yīng)可知(①×2-②+③×3)÷2即得到N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g),所以△H=(180.5kJ/mol×2+905kJ/mol-483.6kJ/mol×3)÷2=−92.4 kJ/mol。
(2) N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
起始量(mol) 1.5 6 0
轉(zhuǎn)化量(mol) x 3x 2x
平衡量(mol) 1.5-x 6-3x 2x
所以
解得x=0.75mol
所以平衡常數(shù)。
平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系,所以選項(xiàng)④不正確。催化劑不能影響平衡狀態(tài),③不正確。正反應(yīng)是體積減小的,增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),增大反應(yīng)物的濃度平衡也向正反應(yīng)方向移動(dòng),所以答案選①②
(3)氨氣易液化,即可以實(shí)現(xiàn)氣液分離,所以分離方法類似于蒸餾。
(4)氯氣極易強(qiáng)氧化性,能把氨氣液化生成氮?dú),而氯氣被還原生成氯化氫,氯化氫和氨氣反應(yīng)冒白煙,方程式為8NH3 + 3Cl2 → 6NH4Cl + N2 。
(5)稀釋過程中溶質(zhì)是不變的,所以需取20 mol/L的氨水。如果鹽酸的pH=14-a。則氨水過量,溶液顯堿性。因此要使反應(yīng)后溶液顯中性,則鹽酸的pH必須小于14-a。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
氣體 | 氮?dú)?/TD> | 氫氣 | 氨 |
熔點(diǎn)(℃) | -210.01 | -252.77 | -77.74 |
沸點(diǎn)(℃) | -195.79 | -259.23 | -33.42 |
[NH3]2 |
[N2][H2]3 |
[NH3]2 |
[N2][H2]3 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
c2(NH3) |
c(N2)?c3(H2) |
c2(NH3) |
c(N2)?c3(H2) |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
O | 2- 3 |
O | - 3 |
H | + 4 |
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科目:高中化學(xué) 來源:2010-2011學(xué)年河南省信陽市高三第二次調(diào)研考試化學(xué)試卷 題型:填空題
(10分)工業(yè)上合成氨是在一定條件下進(jìn)行如下反應(yīng):
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)回答下列問題:
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g);△H=+180.5kJ/mol
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g); △H=-905kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g); △H=-483.6kJ/mol
則N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的△H=_______________。
(2)(NH4)2SO3和NH4HSO4是兩種化工原料。
①對(duì)于(NH4)2SO3溶液,某同學(xué)寫出了如下的正確關(guān)系式:
2[c()+c()+c(H2SO3)]=c()+c(NH3·H2O)
該同學(xué)的依據(jù)是:_________________________________________
⑦寫出NH4HSO4溶液中離子濃度由大到小的順序:______________________。
(3)甲烷——空氣燃料電池是一種堿性燃料電池,電解質(zhì)溶液是20%-30%的KOH溶液,F(xiàn)用甲烷——空氣燃料電池進(jìn)行下圖所示實(shí)驗(yàn)(其中a、b均為碳棒):
①Zn片上發(fā)生的電極反應(yīng)式:_____________________。
②a電極的電極反應(yīng)式_______________________________。
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