合成氨技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的重要途徑,其研究來自正確的理論指導(dǎo),合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K值和溫度的關(guān)系如表:
溫度(℃) |
360 |
440 |
520 |
K值 |
0.036 |
0.010 |
0.0038 |
①由上表數(shù)據(jù)可知該反應(yīng)為
放熱
放熱
反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”或“無法確定”)。
②下列措施能用勒夏特列原理解釋是
ad
ad
(填序號)。
a.增大壓強(qiáng)有利于合成氨
b.使用合適的催化劑有利于快速生成氨
c.生產(chǎn)中需要升高溫度至500℃左右
d.需要使用過量的N
2,提高H
2轉(zhuǎn)化率
(1)0.2mol氨氣溶于水后再與含有0.2mol硫酸的溶液恰好完全反應(yīng)放熱QkJ,寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式(溶液用aq表示):
NH3?H2O(aq)+H2SO4(aq)=NH4HSO4(aq)+H2O(l)△H=-5QkJ/mol
NH3?H2O(aq)+H2SO4(aq)=NH4HSO4(aq)+H2O(l)△H=-5QkJ/mol
。
(2)已知N
2(g)和H
2(g)反應(yīng)生成1molNH
3(g)過程中能量變化如圖所示(E
1=1127kJ,E
2=1173kJ)
化學(xué)鍵 |
H-H |
N≡N |
鍵能(kJ/mol) |
436 |
946 |
根據(jù)以上鍵能數(shù)據(jù)計(jì)算N-H鍵的鍵能為
391
391
kJ/mol。
(3)原料氣H
2可通過反應(yīng)CH
4(g)+H
2O(g)?CO(g)+3H
2(g)獲取,已知該反應(yīng)中,當(dāng)初始混合氣中的甲烷與水蒸氣的物質(zhì)的量之比恒定時(shí),溫度、壓強(qiáng)對平衡混合氣CH
4含量的影響如圖所示:
①圖中,兩條曲線表示壓強(qiáng)的關(guān)系是:P
1<
<
P
2(填“>”或“=”或“<”)。
②其它條件一定,升高溫度,CH
4的轉(zhuǎn)化率會
增大
增大
(填“增大”或“減小”或“不變”)。
(4)原料氣H
2還可通過反應(yīng)CO(g)+H
2O(g)?CO
2(g)+H
2(g)獲取。
①T℃時(shí),向容積固定為5L的容器中充入1mol水蒸氣和1molCO,反應(yīng)達(dá)平衡后,測得CO的濃度為0.08mol/L,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K值為
2.25
2.25
。
②保持溫度仍為T℃,容積體積為5L,改變水蒸氣和CO的初始物質(zhì)的量之比,充入容器進(jìn)行反應(yīng),下列描述能夠說明體系處于平衡狀態(tài)的是
cd
cd
(填序號)。
a.容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變
b.混合氣體的密度不隨時(shí)間改變
c.單位時(shí)間內(nèi)生成amolCO
2的同時(shí)消耗amolH
2d.混合氣中n(CO):n(H
2O):n(CO
2):n(H
2)=1:16:6:6