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工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖,反应为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=-92.4kJ⋅mol-1 ΔS=-200J⋅K-1⋅mol-1。请回答下列问题:
(1)常温下,合成氨反应
(填“能”或“不能”)自发进行,其平衡常数表达式K=
c
2
N
H
3
c
N
2
c
3
H
2
c
2
N
H
3
c
N
2
c
3
H
2

(2)温度
(填“高”或“低”)有利于提高反应速率,温度
(填“高”或“低”)有利于提高平衡转化率,综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素,工业常采用400~500℃。
(3)针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了解决方案:双温-双控-双催化剂。使用Fe-TiO2-xHy双催化剂,通过光辐射产生温差(如体系温度为495℃时,Fe的温度为547℃,而TiO2-xHy的温度为415℃)。该方案的优势:①
“热Fe”高于体系温度,N2在“热Fe”表面断裂,有利于提高合成氨反应速率
“热Fe”高于体系温度,N2在“热Fe”表面断裂,有利于提高合成氨反应速率
;②
“冷Ti”低于体系温度,氨气在“冷Ti”表面生成,有利于提高氨的平衡产率
“冷Ti”低于体系温度,氨气在“冷Ti”表面生成,有利于提高氨的平衡产率

(4)一定温度和催化剂的条件下,将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行NH3分解为N2和H2的反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图2所示。
①若保持容器体积不变,t1时反应达到平衡,用H2的浓度变化表示0~t1时间内的反应速率v(H2)=
0
.
02
t
1
0
.
02
t
1
mol⋅L-1⋅min-1。(用含t1的代数式表示)
②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是
b
b
(用图中a、b、c、d表示)。
(5)合成尿素的反应为:2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH22(s)+H2O(g)ΔH。
①其他条件相同,在不同温度(T)及不同压强(y)值下合成尿素,达到平衡时,氨气转化率的变化情况如图3所示,则ΔH
(填“>”“<”或“=”,下同)0,y1
y2
②T℃、2L的恒容密闭容器,加入3molNH3和1molCO2,达平衡时压强为开始时的
3
4
,其平衡常数K=
1
1
。若保持条件不变,再向该容器中加入0.5molCO2和1molH2O(g),NH3的平衡转化率将
减小
减小
(填“增大”“减小”或“不变”)。

【答案】能;
c
2
N
H
3
c
N
2
c
3
H
2
;高;低;“热Fe”高于体系温度,N2在“热Fe”表面断裂,有利于提高合成氨反应速率;“冷Ti”低于体系温度,氨气在“冷Ti”表面生成,有利于提高氨的平衡产率;
0
.
02
t
1
;b;<;>;1;减小
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:16引用:1难度:0.3
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  • 1.氢气最早于16世纪被人工制取出来,氢气是一种清洁能源。
    (1)利用光伏电池电解水制H2是氢能的重要来源。已知:H-H键、O=O键、H-O键的键能依次为436kJ•mol-1、495kJ•mol-1、463kJ•mol-1。则2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ•mol-1
    (2)T1℃时,向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4,只发生反应2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的转化率为
     
    ;保持其他条件不变,温度改为T2℃,经25s后达到平衡,测得c(CH4)=2c(C2H4),则0~25s内v(C2H4)=
     
    mol•L-1•s-1
    (3)CH4分解时几种气体的平衡分压(pPa)的对数值lgp与温度的关系如图所示。

    ①T℃时,向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只发生反应2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此时的平衡常数Kp=
     
    (用平衡分压代替浓度进行计算)Pa2
    ②若只改变一个反应条件使Kp变大,则该条件是
     
    (填标号)。
    A.减小C2H2的浓度
    B.升高温度
    C.增大压强
    D.加入合适的催化剂
    (4)工业上,以KNH2和液氨为电解质,以石墨为电极,电解液氨制备H2。阳极的电极反应式为
     
    ,一段时间后阴、阳两极收集到的气体质量之比为
     

    发布:2025/1/4 8:0:1组卷:9引用:3难度:0.5
  • 2.反应 4A(g)+5B(g)⇌4C(g)+6D(g)在 5L 的密闭容器中进行,半分钟后,C 的物质的量增 加了 0.30mol。下列叙述正确的是(  )

    发布:2024/12/30 19:30:2组卷:67引用:6难度:0.6
  • 3.将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g),经5min后,测得D的浓度为0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反应速率为0.1mol/(L•min).求:
    (1)此时A的浓度c(A)=
     
    mol/L,反应开始前容器中的A、B的物质的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反应速率v(B)=
     
    mol/(L•min);
    (3)x的值为
     

    发布:2024/12/30 19:0:1组卷:163引用:26难度:0.3
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