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运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义,请完成下列探究。 (1)生成氢气:将水...

运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义,请完成下列探究。

(1)生成氢气:将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3 kJ·mol1,ΔS=+133.7 J·mol1·K1,该反应在低温下________(“不能”)自发进行。

(2)已知在400 ℃时,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)K=0.5。

①在400 ℃时,2NH3(g)N2(g)+3H2(g)K′=________(填数值)。

400 ℃时,在0.5 L的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol,则此时反应v(N2)________(“>”“<”“=”不能确定”)v(N2)。

③若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气,则合成氨反应的平衡________(向左”“向右”)移动;使用催化剂________(增大”“减小不改变”)反应的ΔH。

 

不能2=向左不改变 【解析】 (1)该反应ΔH>0,ΔS>0,故若使ΔH-TΔS<0须在高温下实现。 (2)①根据平衡常数的表达式可知,逆反应的平衡常数是正反应的平衡常数的倒数,所以K′===2;②400℃时,在0.5 L的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol,即此时N2、H2、NH3的浓度分别为4mol/L、2mol/L、4mol/L,则Qc==0.5=K,故此时反应达到平衡状态,v正(N2)=v逆(N2);③恒温、恒压条件下通入Ar相当于扩大体积减小压强,平衡逆向移动;因为ΔH=产物的焓-反应物的焓,而催化剂能改变的仅有活化能,不能改变反应物和产物的焓,所以催化剂不改变反应的ΔH。  
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考点分析:
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已知化学反应①:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),其化学平衡常数为K1;化学反应②:Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g),其化学平衡常数为K2,在温度973 K1173 K的情况下,K1K2的值分别如下:

温度

K1

K2

973 K

1.47

2.38

1 173 K

2.15

1.67

 

(1)通过表格中的数值可以推断:反应①是_______(填“吸热”或“放热”)反应。

(2)现有反应③:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),请你写出该反应的平衡常数K3的表达式:K3=______

(3)根据反应①与②可推导出K1K2K3之间的关系式为__________,据此关系式及上表数据,能推断出反应③是________(填“吸热”或“放热”)反应。

(4)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施有_______ (填写字母序号)。

A.缩小反应容器的容积           B.扩大反应容器的容积

C.升高温度                     D.使用合适的催化剂

E.设法减小平衡体系中的CO的浓度

(5)图甲、乙分别表示反应③在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况:

①图甲中t2时刻发生改变的条件是__________

②图乙中t2时刻发生改变的条件是__________

 

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为了提高煤的利用率,人们先把煤转化为COH2,再将它们转化为甲醇,某实验人员在一定温度下2L的密闭容器中,充入一定量的H2CO,发生反应:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g),测定的部分实验数据如下:

t/s

0

500

1 000

c(H2)/ mol.L-1

5.00

3.52

2.48

c(CO)/ mol.L-1

2.50

 

 

 

(1)500s内用H2表示的化学反应速率是________________

(2)1000s内用CO表示的化学反应速率是________________1000sCO的转化率是________

(3)500s时生成的甲醇的浓度是________

 

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可逆反应3A(g)3B(?)+C(?) △H>0达到化学平衡后,

(1)升高温度,用变大变小不变无法确定填空。

a.BC都是气体,气体的平均相对分子质量___

b.BC都不是气体,气体的平均相对分子质量____

c.B是气体,C不是气体,气体的平均相对分子质量___

(2)如果平衡后保持温度不变,将容器体积增加一倍,新平衡时A的浓度是原来的60%,则B___态,C___态。

 

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在一定温度下,将气体X和气体Y 各0.16 mol充入10 L 恒容密闭容器中,发生反应

X(g) + Y(g) 2Z(g)   H<0,一段时间后达到平衡,反应过程中测定的数据如下表。下列说法正确的是

t / min

2

4

7

9

n(Y)/mol

0.12

0.11

0.10

0.10

 

A反应前2min的平均速率v(Z)=2.0×105 mol/(L·min)

B其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前v(逆)>v(正)

C该温度下此反应的平衡常数K=1.44

D其他条件不变,再充入0.2 mol Z,平衡时X的体积分数增大

 

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一定温度下,将3molSO21 molO2充入一定容密闭容器中,在催化剂存在下进行下列反应:2SO2g+ O2g2SO3g H=197kJ/ mol,当达到平衡状态时,下列说法中正确的是

A.SO2O2的转化率可能相等

B.容器中一定存在n(SO2)>1moln(SO3)<2mol

C.放出的热量为197kJ

D.O2的转化率为50%SO2SO3 的物质的量一定相等

 

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