(14分)我國有豐富的天然氣資源。以天然氣為原料合成尿素的主要步驟如下圖所示(圖中某些轉化
步驟及生成物未列出):

(1)“造合成氣”發(fā)生的熱化學方程式是CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g);△H>0
在恒溫恒容的條件下,欲提高CH4的反應速率和轉化率,下列措施可行的是     。
A、增大壓強    B、升高溫度     C、充入He氣    D、增大水蒸氣濃度

溫度/℃
400
500
800
平衡常數(shù)K
9.94
9
1
(2)“轉化一氧化碳”發(fā)生的方程式是H2O(g) +CO(g) H2(g)+CO2(g),該反應平衡常數(shù)隨溫度的變化如下:
提高氫碳比[ n(H2O)/n(CO)],K值   (填“增大”、“不變”或“減小”);若該反應在400℃時進行,起始通入等物質的量的H2O和CO,反應進行到某一時刻時CO和CO2的濃度比為1∶3,此時v(正)   v(逆)(填“>”、“=”或“<”)。
(3)有關合成氨工業(yè)的說法中正確的是     。
A、該反應屬于人工固氮
B、合成氨工業(yè)中使用催化劑能提高反應物的利用率
C、合成氨反應溫度控制在500℃左右,目的是使化學平衡向正反應方向移動
D、合成氨工業(yè)采用循環(huán)操作的主要原因是為了加快反應速率
(4)生產(chǎn)尿素過程中,理論上n(NH3)∶n(CO2)的最佳配比為  ,而實際生產(chǎn)過程中,往往使n(NH3)∶n(CO2)≥3,這是因為     。
(5)當甲烷合成氨氣的轉化率為60%時,以3.0×108 L甲烷為原料能夠合成     L 氨氣。(假設體積均在標準狀況下測定)

(16分)(每空2分)(1)B D  (選對1個得1分,只要選錯得0分) 
(2)不變;>      (3)A(4)2:1;有利于提高CO2的轉化率,因為NH3極易溶于水,便于分離、回收利用(5)4.8×108  

解析試題分析:(1)A、增大壓強,反應速率加快,平衡向逆反應方向移動,甲烷的轉化率降低,故A錯誤;B、升高溫度,反應速率加快,平衡向正反應方向移動,甲烷的轉化率增大,故B正確;C、充入He氣,反應混合物的濃度不變,反應速率不變,平衡不移動,甲烷的轉化率不變,故C錯誤;D、增大水蒸氣濃度,反應速率加快,平衡向逆反應方向移動,甲烷的轉化率增大,故D正確;故選BD;(2)平衡常數(shù)只受溫度影響,與反應物的濃度無關,提高氫碳比[n(H2O)/n(CO)],K值不變;令開始H2O和CO的物質的量都是1mol,某一時刻時CO和CO2的濃度比為1:3,設此時參加反應CO為xmol,則(1-x):x=1:3,解得x=0.75,則:
H2O(g)+CO(g)?H2(g)+CO2(g),
開始(mol):1           1         0         0
變化(mol):0.75     0.75       0.75      0.75
某時刻(mol):0.25     0.25       0.75     0.75
故產(chǎn)生濃度商Qc=0.75×0.75÷(0.25×0.25)=9<9.94,反應向正反應進行,故v(正)>v(逆);(3)A.固氮指由游離態(tài)的氮轉化為化合態(tài)的氮,合成氨屬于人工固氮,故A正確;B.催化劑加快反應速率,不能影響平衡移動,不能提高反應物的利用率,故B錯誤;C.該反應正反應是放熱反應,高溫不利用氨氣的合成,合成氨反應溫度控制在500℃左右,在該溫度下反應速率較快、催化劑活性較高,故C錯誤;D.合成氨工業(yè)采用循環(huán)操作,目的是提高原料的利用率,故D錯誤;故選A;(4)根據(jù)尿素的化學式CO(NH22,C、N原子完全利用最后,由C、N原子守恒可知生產(chǎn)尿素過程中,理論上n(NH3):n(CO2)的最佳配比為2:1;往往使n(NH3):n(CO2)≥3,這是由于:有利于提高CO2的轉化率,且NH3極易溶于水,便于分離、回收利用;(5)由CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),可得CH4(g)~3H2(g)~2NH3(g),設能夠合成氨氣的體積為VL,則:
合成氣的反應中:CH4——————CO————————3H2,
3.0×108L×60%     3.0×108L×60%    3.0×108L×60%×3
分離二氧化碳過程生成的H2體積:CO~~~~~~~~~~H2
3.0×108L×60%          3.0×108L×60%    
所以產(chǎn)生的氫氣的總體積為3.0×108L×60%×3+3.0×108L×60%=12×108L×60%
令產(chǎn)生氨氣的體積為V,則:  3H2~~~~~~~~~2NH3
3                        2
12×108L×60%        V
故V=12×108L×60%×=4.8×108L      
考點:影響化學平衡的因素、化學平衡的有關計算、根據(jù)化學方程式的計算等知識。

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:單選題

下列關于判斷過程的方向的說法正確的是 (   )

A.所有自發(fā)進行的化學反應都是放熱反應
B.高溫高壓下可以使石墨轉化為金剛石是自發(fā)的化學反應
C.由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復合判據(jù),將更適合于所有的過程
D.同一物質的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

(16分)I.將一定量NO2和N2O4的混合氣體通入體積為1L的恒溫密閉容器中,各物質濃度隨時間變化的關系如圖1所示。

請回答:
(1)下列選項中不能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是           (填選項字母)。

A.容器內混合氣體的壓強不隨時間變化而改變
B.容器內混合氣體的密度不隨時間變化而改變
C.容器內混合氣體的顏色不隨時間變化而改變
D.容器內混合氣體的平均相對分子質量不隨時間變化而改變
(2)反應進行到10 min時,共吸收熱量11.38 kJ,則該反應的熱化學方程式為
                                                                   
(3)計算該反應的平衡常數(shù)K=                                          
(4)反應進行到20 min時,再向容器內充入一定量NO2,10min后達到新的平衡,此
時測得c(NO2)="0.9" mol/L。
第一次平衡時混合氣體中NO2的體積分數(shù)為w1,達到新平衡后混合氣體中NO2的體積分數(shù)為w2,則w1              w2 (填“>”、“=”或“<”);
請在圖2中畫出20 min后各物質的濃度隨時間變化的曲線(曲線上必須標出“X”和
“Y”)。
II.(1)海水中鋰元素儲量非常豐富,從海水中提取鋰的研究極具潛力。鋰是制造化學
電源的重要原料。如LiFePO4電池中某電極的工作原理如下圖所示:

該電池的電解質為能傳導Li+的固體材料。放電時該電極是電池的              極(填“正”或“負”),該電極反應式為                                      
(2)用此電池電解含有0.1 mol/L CuSO4和0.1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL,假如電路中轉移了0.02 mol e,且電解池的電極均為惰性電極,陽極產(chǎn)生的氣體在標準狀況下的體積是__________L.

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

 某同學在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中,發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回答下列問題:
(1)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是________________
(2)實驗室中現(xiàn)有Na2SO4、CuCl2、MgSO4、K2SO4等4種溶液,可與上述實驗中CuSO4
溶液起相似作用的是________;
(3)要加快上述實驗中氣體產(chǎn)生的速率,還可采取的措施有________________(答兩種)
(4)為了進一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響,該同學設計了如下一系列實驗。將表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有過量Zn粒的反應瓶中,
收集產(chǎn)生的氣體,記錄獲得相同體積的氣體所需時間。

實驗
混合溶液
    A
    B
    C
    D
    E
    F
4mol/L  H2SO 4/mL
   30
   V1
   V2
    V3
   V4
   V5
飽和CuSO4溶液  /mL
    0
   0.5
    2.5
   5
   V6
   20
H2O   /mL
   V7
   V8
   V9
   V10
   10
    0
①請完成此實驗設計,其中:V1=      ,V6=      ,V9=      ;
② 該同學最后得出的結論為:當加入少量CuSO4溶液時,生成氫氣的速率會大大提高。但當加入的CuSO4溶液超過一定量時,生成氫氣的速率反而會下降。請分析氫氣生成速率下降的主要原因                

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

(8分) CO2是最重要溫室氣體,如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2具有重大意義。
(1)科學家用H2和CO2生產(chǎn)甲醇燃料。為探究該反應原理,進行如下實驗:某溫度下,在容積為2 L的密閉容器中充入1 mol CO2和3.25 mol H2,在一定條件下反應,測得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物質的量(n)隨時間的變化關系如圖所示。

①寫出該反應的化學方程式_______________________ 計算從反應開始到3 min時,氫氣的平均反應速率v(H2)=____________________。
②下列措施中一定能使CO2的轉化率增大的是___________________ 。
A 在原容器中再充入1 mol H2         B 在原容器中再充入1 mol CO2   
C  縮小容器的容積             D 使用更有效的催化劑
E.在原容器中充入1 mol He  F.將水蒸氣從體系中分離出
(2)科學家還利用氫氣在一定條件下與二氧化碳反應生成乙醇燃料,其熱化學反應方程式為:2CO2(g)+6H2(g)      CH3CH2OH(g)+3H2O(g) ΔH=a kJ·mol-1
(3)在一定壓強下,測得該反應的實驗數(shù)據(jù)如表所示。請根據(jù)表中數(shù)據(jù)回答下列問題。

溫度(K)
CO2轉化率/(%)
n(H2)/n(CO2)
500
600
700
800
1.5
45
33
20
12
2
60
43
28
15
3
83
62
37
22
①上述反應的a________0(填“大于”或“小于”)。
②恒溫下,向反應體系中加入固體催化劑,則該反應的反應熱a值________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
③在一定溫度下,增大的值,CO2轉化率_________,生成乙醇的物質的量________(填“增大”、“減小”、“不變”或“不能確定”)。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

:如圖所示,在一定溫度下,把2體積N2和6體積H2通入一個帶有活塞的容積可變的容器中,活塞的一端與大氣相通,容器中發(fā)生以下反應:(正反應放熱),若反應達到平衡后,測得混合氣體的體積為7體積。據(jù)此回答下列問題:

(1)保持上述反應溫度不變,設a、b、c分別代表初始加入的N2、H2和NH3的體積,如果反應達到平衡后混合氣體中各氣體的體積分數(shù)仍與上述平衡相同,那么:
①若a=1,c=2,則b=_________。在此情況下,反應起始時將向_________(填“正”或“逆”)反應方向進行。
②若需規(guī)定起始時反應向逆反應方向進行,則c的取值范圍是_________。
(2)在上述裝置中,若需控制平衡后混合氣體為6.5體積,則可采取的措施是_________,原因是_________。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

、隨著人類對溫室效應和資源短缺等問題的重視,如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2,引起了普遍的重視。
(1)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)甲醇:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
下圖表示該反應進行過程中能量(單位為kJ·mol-1)的變化。該反應是     (填“吸熱”或“放熱”)反應。

(2)某溫度下,若將6mol CO2和8 mol H2充入2L的密閉容器中,測得H2的物質的量隨時間變化的曲線如下圖實線所示(圖中字母后的數(shù)字表示對應的坐標)。

①在反應進行的0~1min內,該反應的平均速率v(H2)=                   。
②如果改變影響化學平衡的一個因素(如:溫度、濃度、壓強),反應將向著能夠減弱這種改變的方向進行(如增大H2的濃度,反應向右進行以減弱外界條件增大H2的濃度的影響)直至達到新的平衡。若上述反應體系不改變反應物的物質的量,僅分別改變某一實驗條件再進行兩次實驗,測得H2的物質的量隨時間變化如圖中虛線所示,曲線I改變的實驗條件是               ,曲線Ⅱ改變的實驗條件是              。
(3)下列各項中,不能夠說明CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)已達到平衡的是          (單選)。

A.恒溫、恒容條件下,容器內的壓強不發(fā)生變化
B.一定條件下,CH3OH消耗的速率和CH3OH生成的速率相等
C.一定條件下,H2O(g)的濃度保持不變
D.一定條件下,單位時間內消耗1 mol CO2,同時生成1 mol CH3OH

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

某溫度下向1L密閉容器中充入1mol N2和3 mol H2,使反應N2+3H2
2NH3達平衡,平衡混合氣中N2、H2、NH3的濃度分別為M、N、G(mol/L).如果溫度不變,只改變初始物質的加入量,要求M、N、G保持不變,則N2、H2、NH3的加入量用x、y、z表示時應滿足的條件是:
①若x=0,y=0,則z=        ;
②若x="0.75" mol,則y=        ,z=         ;
③x、y、z取值必須滿足的一般條件是(用含x、y、z方程表示,其中一個含x、z,另一
個含y、z)                                 。
若將上述條件改為恒溫、恒壓,其它均不變,則
a.若x=0,y=0,則z=        ;
b.若x="0.75" mol,則y=        ,z=         ;
c.x、y、z取值必須滿足的一般條件是                                 。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

(12分)超音速飛機在平流層飛行時,尾氣中的NO會破壞臭氧層?茖W家正在研究利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉變成CO2和N2,化學方程式如下:
2NO+2CO 2CO2+N2
為了測定在某種催化劑作用下的反應速率,在某溫度下用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如下表:

 
時間/s
0
1
2
3
4
5
 
c(NO)/
mol·L-1
1.00×10-3
4.50×10-4
2.50×10-4
1.50×10-4
1.00×10-4
1.00×10-4
 
c(CO)/
mol·L-1
3.60×10-3
3.05×10-3
2.85×10-3
2.75×10-3
2.70×10-3
2.70×10-3
請回答下列問題(均不考慮溫度變化對催化劑催化效率的影響):
(1)寫出該反應的平衡常數(shù)表達式K=              
(2)前2s內的平均反應速率v(N2)=_____________。
(3)在上述條件下反應能夠自發(fā)進行,則反應的       0(填寫“>”、“<”、“=”)。
(4)假設在密閉容器中發(fā)生上述反應,達到平衡時下列措施能提高NO轉化率的是     。
A.選用更有效的催化劑                  B.升高反應體系的溫度
C.降低反應體系的溫度                 D.縮小容器的體積
(5)研究表明:在使用等質量催化劑時,增大催化劑比表面積可提高化學反應速率。為了分別驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律,某同學設計了三組實驗,部分實驗條件已經(jīng)填在下面實驗設計表中,請在表格中填入剩余的實驗條
件數(shù)據(jù)。
實驗編號
T/℃
NO初始濃度
mol·L-1
CO初始濃度
mol·L-1
催化劑的比表面積
㎡·g-1

280
1.2×10-3
5.8×10-3
82

 
 
5.8×10-3
124

350
1.2×10-3
 
 
 

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