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 能能(填“能”或“不能”)自发进行,其平衡常数表达式K=c2(NH3)c(N2)•c3(H2)c2(NH3)c(N2)•c3(H2)。
(2)温度 高高(填“高”或“低”)有利于提高反应速率,温度 低低(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)=0.02t10.02t1mol⋅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 bb(用图中a、b、c、d表示)。
(5)合成尿素的反应为:2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(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34,其平衡常数K=11。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”)。
c
2
(
N
H
3
)
c
(
N
2
)
•
c
3
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H
2
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c
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N
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t
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【答案】能;;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;;b;<;>;1;减小
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【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=
(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
(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
②若只改变一个反应条件使Kp变大,则该条件是
A.减小C2H2的浓度
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C.增大压强
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(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 -
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(1)此时A的浓度c(A)=
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(3)x的值为发布:2024/12/30 19:0:1组卷:163引用:26难度:0.3