【題目】(1)1800K時(shí),2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) H= -354.2kJ/mol;

3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) H= -550.9kJ/mol

則反應(yīng):2Fe3O4(s)+1/2O2(g) === 3Fe2O3(s)H =_____ kJ·mol1,四氧化三鐵在充滿氧氣的集氣瓶中反應(yīng)生成Fe2O3_____(不能”)自發(fā)進(jìn)行。

(2)2018年是合成氨工業(yè)先驅(qū)哈伯(PHaber)獲得諾貝爾獎(jiǎng)100周年。N2H2生成NH3的反應(yīng)為:1/2N2(g)+3/2H2(g) NH3(g) H(298K)= - 46.2KJmol-1,Fe催化劑作用下的反應(yīng)歷程如下(*表示吸附態(tài))

化學(xué)吸附:N2(g)→2N*;H2(g)→2H*;

表面反應(yīng):N*+ H* NH*;NH*+ H* NH2*;NH2* + H*NH3*

脫附:NH3* NH3(g)

其中, N2的吸附分解反應(yīng)活化能高、速率慢,決定了合成氨的整體反應(yīng)速率。 請(qǐng)回答:

利于提高合成氨平衡產(chǎn)率的條件有__________。

A.低溫   B.高溫    C.低壓   D.高壓  E.催化劑

實(shí)際生產(chǎn)中,常用Fe作催化劑,控制溫度773K,壓強(qiáng)3.0 ×105Pa,原料中N2H2物質(zhì)的量之比為1:2.8。

分析說(shuō)明原料氣中N2過量的兩個(gè)理由_________;_____________

關(guān)于合成氨工藝的下列理解,正確的是_______。

A.合成氨反應(yīng)在不同溫度下的HS都小于零

B.當(dāng)溫度、壓強(qiáng)一定時(shí),在原料氣(N2H2的比例不變)中添加少量惰性氣體,有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率

C.基于NH3有較強(qiáng)的分子間作用力可將其液化,不斷將液氨移去,利于反應(yīng)正向進(jìn)行

D.分離空氣可得N2,通過天然氣和水蒸氣轉(zhuǎn)化可得H2,原料氣須經(jīng)過凈化處理,以防止催化劑中毒和安全事故發(fā)

【答案】+39.2 不能 AD 原料氣中N2相對(duì)易得,適度過量有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率 N2Fe催化劑上的吸附是決速步驟,適度過量有利于提高整體反應(yīng)速率 ACD

【解析】

(1)依據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)H;依據(jù)H—TS判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行;

(2)①合成氨反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng);

②加過量氮?dú)猓胶庹蛞苿?dòng);N2在Fe催化劑上的吸附是決速步驟;

③A、合成氨反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng);

B、恒壓條件充入少量惰性氣體,相當(dāng)于減壓;

C、不斷將氨氣液化,生成物濃度降低;

D、CH4、CO等易燃易爆氣體,可能會(huì)與催化劑反應(yīng)。

(1)將已知反應(yīng)依次編號(hào),由蓋斯定律①×3—②×22Fe3O4(s)+1/2O2(g) === 3Fe2O3(s),則H=-354.2kJ/mol)×3—(-550.9kJ/mol)×2=+39.2 kJ/mol;因該反應(yīng)H>0,S<0,則H—TS>0,該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,故答案為:+39.2;不能;

(2)①合成氨反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng),由勒夏特列原理可知,低溫和高壓,平衡正向移動(dòng),有利于提高合成氨平衡產(chǎn)率,故答案為:AD;

②加過量氮?dú)猓胶庹蛞苿?dòng),有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率以及氨氣的產(chǎn)率;根據(jù)題干“N2的吸附分解反應(yīng)活化能高、速率慢,決定了合成氨的整體反應(yīng)速率”可知,N2在Fe催化劑上的吸附是決速步驟,適度過量有利于提高整體反應(yīng)速率,故答案為:原料氣中N2相對(duì)易得,適度過量有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率;N2Fe催化劑上的吸附是決速步驟,適度過量有利于提高整體反應(yīng)速率;

③A、合成氨反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng),在不同溫度下H<0,S<0,正確;

B、恒壓條件充入少量惰性氣體,相當(dāng)于減壓,平衡逆向移動(dòng),不利于提高平衡轉(zhuǎn)化率,錯(cuò)誤;

C、不斷將氨氣液化,生成物濃度降低,有利于平衡正向移動(dòng),正確;

D、通過天然氣和水蒸氣轉(zhuǎn)化制得的H2,由于含有CH4、CO等易燃易爆氣體,容易出現(xiàn)安全隱患,此外CH4、CO可能會(huì)與催化劑反應(yīng),造成催化劑活性降低,所以必須經(jīng)過凈化處理,正確;

故選ACD,故答案為:ACD。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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下列有關(guān)敘述正確的是(  )

A.瓦斯分析儀工作時(shí),電池外電路中電流由電極b流向電極a

B.電極b是正極,O2由電極a流向電極b

C.電極a的反應(yīng)式為CH45O28e=CO322H2O

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物質(zhì)的量/ mol

時(shí)間/min

n(N2)

n(H2)

n(NH3)

0

1.0

1.2

0

2

0.9

4

0.75

6

0.3

A. 02 min內(nèi),NH3的反應(yīng)速率為0.1 mol·Lˉ1·minˉ1

B. 2 min時(shí), H2的物質(zhì)的量0.3 mol

C. 4 min時(shí),反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài),此時(shí)正、逆反應(yīng)的速率都為0

D. 46 min內(nèi),容器內(nèi)氣體分子的總物質(zhì)的量不變

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(1)生產(chǎn)氫氣:將水蒸氣通過紅熱的炭即產(chǎn)生水煤氣。Cs)+H2OgH2g) + COg) △H=+131.3kJ/mol,△S=+133.7J/(mol·K),該反應(yīng)在低溫下_______(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。

(2)已知在 400℃時(shí),N2g) + 3H2g 2NH3g)的 K=05

①在400℃時(shí),2NH3g N2g) + 3H2g)的 K'=_________(填數(shù)值)。

400℃時(shí),在 0.5L 的反應(yīng)容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng),一段時(shí)間后,測(cè)得 N2、H2、NH3 的物質(zhì)的量分別為 2mol、1mol2mol,則此時(shí)反應(yīng) vN2_____________ vN2(填 “>”、“<”、“=”或“不能確定”)。

③已 知 HH 鍵 鍵 能 為 436kJ/mol , NH 鍵 鍵 能 為 391kJ/mol , N N 鍵 鍵 能 為945.6kJ/mol,則反應(yīng)N2g)+ 3H2g2NH3g)的△H= ____________。若在恒溫、恒壓條件下,向平衡體系中通入氬氣,則平衡_____________(填“向左”、 “向右”或“不”)移動(dòng);使用催化劑_____________(填“增大”、“減小”或“不改變”)反 應(yīng)的△H。

(3)在 25℃下,將 a mol/L 的氨水和 0.01mol/L 的鹽酸等體積混合,反應(yīng)平衡時(shí)溶液中的 cNH4+)=cCl-),則溶液顯__________(填“酸”、“堿”或“中”)性;用含 a 的代數(shù)式表示 NH3H2O 電離常數(shù) Kb= ______________________________________。

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A. X能使溴的四氯化碳溶液褪色

B. X是一種在常溫下能穩(wěn)定存在的液態(tài)烴

C. X分子中在同一平面上的碳原子最多有5個(gè)

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根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求:

(1)實(shí)驗(yàn)完畢后,生成物中水的質(zhì)量為________g。假設(shè)廣口瓶里生成一種正鹽,其質(zhì)量為_____________g。

(2)生成的水中氫元素的質(zhì)量為_______g

(3)生成的二氧化碳中碳元素的質(zhì)量為_______ g。

(4)該燃料中碳元素與氫元素的質(zhì)量比為_______。

(5)已知這種燃料的每個(gè)分子中含有一個(gè)氧原子,則該燃料的分子式為_______,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_______。

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