工業(yè)上以氨氣為原料(鉑銠合金網(wǎng)為催化劑)催化氧化法制硝酸的過程如下:

(1)己知反應(yīng)一經(jīng)發(fā)生,鉑銠合金網(wǎng)就會處于紅熱狀態(tài).寫出氨催化氧化的化學(xué)方程式:
 
;當溫度升高時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K值
 
(填“增大”、“減小”或“不變”).
(2)硝酸廠尾氣常用的處理方法是催化還原法:催化劑存在時用H2將N02還原為N2.已知:
2H2(g)+02(g)=2H20(g)△H=a  kJ?mol-1
N2(g)+202(g)=2N02(g)△H=b  kJ?mol-1
H20(1)=H20(g)△H=c kJ?mol-1 則反應(yīng)2NO2(g)+4H2(g)=N2(g)+4H20(1)的△H=
 
.(用a、b、c表示)
(3)①合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2+3H2?2NH3,該反應(yīng)在固定容積的密閉容器中進行.下列各項標志著該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是
 
(填序號)
A、容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1:3:2
B、3v(N2)=v(H2
C、容器內(nèi)壓強保持不變
D、混合氣體的相對分子質(zhì)量保持不變
E.1mol N三N鍵斷裂,同時1mol H-H鍵斷裂
②若在恒溫條件下,將N2與H2按一定比例混合通入一個容積為2L的密閉容器中,5min反應(yīng)達平衡,n(N2)=1mol,n(H2)=1mol,n(NH3)=2mol,則反應(yīng)速率v(N2)=
 
,H2的平衡轉(zhuǎn)化率=
 
;若保持容器的溫度不變,在10min時將容器的容積壓縮為lL,請在答題卡坐標圖中,畫出從反應(yīng)開始至15min時c(NH3)隨時間變化曲線示意圖.
考點:化學(xué)平衡常數(shù)的含義,用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線
專題:化學(xué)平衡專題
分析:(1)在一定條件下氨氣與氧氣反應(yīng)生成一氧化氮和水;對于吸熱反應(yīng),隨著溫度的升高,K增大,對于放熱反應(yīng),隨著溫度的升高,K減小;
(2)根據(jù)蓋斯定律,由已知熱化學(xué)方程式乘以適當?shù)南禂?shù)進行加減,反應(yīng)熱也處于相應(yīng)的系數(shù)進行相應(yīng)的加減,求解;
(3)①根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征分析,當反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時,正逆反應(yīng)速率相等,各物質(zhì)的濃度、質(zhì)量、體積分數(shù)以及百分含量不變;
②根據(jù)反應(yīng)速率的定義列式計算;轉(zhuǎn)化率=
轉(zhuǎn)化量
起始量
×100%;上述反應(yīng)5分鐘后達平衡時,c (NH3)=1mol/L,平衡體系在10min時將容器的容積從2L壓縮為lL,由1mol/L突變?yōu)?mol/L,縮小體積則壓強增大,化學(xué)平衡正向移動,即向右移動,c (NH3)繼續(xù)增大,由于反應(yīng)是可逆的,不能進行到底,NH3平衡濃度小于2.67 mol/L,到達平衡的時間應(yīng)小于15min.
解答: 解:(1)氨催化氧化的產(chǎn)物是一氧化氮和水,是工業(yè)生產(chǎn)硝酸獲得一氧化氮的反應(yīng),化學(xué)方程式為4NH3+5O2
催化劑
.
4NO+6H2O.已知反應(yīng)一經(jīng)發(fā)生,鉑銠合金網(wǎng)就會處于紅熱狀態(tài).可知正反應(yīng)是放熱反應(yīng),隨著溫度的升高,K減小,
故答案為:4NH3+5O2
催化劑
.
4NO+6H2O,減;
(2)已知:①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=a kJ?mol-1
②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=b kJ?mol-1
③H2O(l)=H2O(g)△H=c kJ?mol-1
則由蓋斯定律可知,①×2-②-4×③得反應(yīng)2NO2(g)+4H2(g)=N2(g)+4H2O(l),△H=(2a-b-4c)kJ/mol,
故答案為:(2a-b-4c)kJ/mol;
(3)①A.反應(yīng)平衡時各物質(zhì)的濃度是否相等,取決于起始時各物質(zhì)的量的關(guān)系和轉(zhuǎn)化的程度,故A錯誤;
B.反應(yīng)達到平衡時,正逆反應(yīng)速率相等,3v(N2)=v(H2),v(N2)表示消耗N2的速率,v(H2)表示生成H2的速率,且v(N2):v(H2)=1:3,充分說明向兩個相反方向進行的程度相當,故B正確;
C.該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積有變化的反應(yīng),所以達到平衡狀態(tài)時,正逆反應(yīng)速率相等,平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化,該容器中的壓強不再變化時,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故C正確;
D.根據(jù)質(zhì)量守恒,反應(yīng)前后混合氣體的質(zhì)量不變,而該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量有變化,則根據(jù)M=
m
n
可知混合氣體的相對分子質(zhì)量是一個變量,當保持不變時證明該反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài),故D正確;
E.無論反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài),只要斷裂1mol N≡N鍵斷裂同時,就斷裂3molH-H鍵,故E錯誤;
故答案為:BCD;
②5分鐘后反應(yīng)達平衡時,n(N2)=1mol,n(H2)=1mol,n (NH3)=1mol,平衡時的濃度分別為c(N2)=0.5mol/L、c(H2)=0.5mol/L,c (NH3)=1mol/L,
設(shè)參加反應(yīng)的氮氣的物質(zhì)的量為x,則參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為3x,則
  N2 +3H2 ?2NH3
  1   3    2
  x   3x   2mol   
x=1mol,反應(yīng)速率V(N2)═
1mol
2L×5min
=0.1mol/(L?min),H2的平衡轉(zhuǎn)化率=
3mol
(3+1)mol
×100%=75%;
上述反應(yīng)經(jīng)5分鐘后達平衡時c (NH3)=1mol/L,平衡體系在10min時將容器的容積從2L壓縮為lL,c (NH3)先增大1倍,由1mol/L變?yōu)?mol/L,縮小體積則壓強增大,化學(xué)平衡正向移動,即向右移動,c (NH3)繼續(xù)增大,由于反應(yīng)是可逆的,不能進行到底,NH3平衡濃度小于2.67 mol/L,到達平衡的時間應(yīng)小于15min;圖象為:,
故答案為:0.1mol/(L?min);75%;
點評:本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、有關(guān)化學(xué)平衡的計算、蓋斯定律的運用等,綜合性強,解題時須注意判斷平衡狀態(tài)的標志和角度,計算時須注意方程式中氣體的化學(xué)計量數(shù)關(guān)系.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列說法正確的是( 。
A、氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是有化合價的變化
B、分解反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)
C、利用化合反應(yīng)可制備FeCl2、Fe(OH)3
D、在一定條件下能向正反兩個方向進行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

已知重鉻酸鉀(K2Cr2O7)是一種主要的無機試劑.
(1)強氧化性的K2Cr2O7溶液中,存在如下平衡:Cr2O72-(橙色)+H2O?2CrO42- (黃色)+2H+,
①若要使溶液的橙色加深,下列可采用的方法是
 

A.加入適量稀鹽酸  B.加入適量稀硫酸  C.加入適量燒堿固體  D.加水稀釋.
(2)向K2Cr2O7溶液中加入Ba(NO32和Pb(NO32溶液,可析出BaCrO4和PbCrO4兩種沉淀,此時溶液中
c(Pb2+)/c(Ba2+)=
 
[結(jié)果保留一位小數(shù);已知Ksp(BaCrO4)=1.2×10-10;Ksp(PbCrO4)=2.8×10-13].

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

用數(shù)字序號填空
(1)將下列物質(zhì)進行分類:①正丁烷與異丁烷、②紅磷與白磷、③乙醇與二甲醚
④金剛石和石墨、⑤冰與水、⑥16O與18O、⑦干冰與二氧化碳,并對各組物質(zhì)的異同點進行分析:
①互為同素異形體
 
②互為同分異構(gòu)體
 
③屬于同一種化合物
 

(2)下列物質(zhì)屬于離子晶體
 
,屬于分子晶體
 
,原子晶體
 
,金屬晶體
 

①銅  ②干冰  ③金剛石   ④鐵   ⑤水晶   ⑥氯化鈉   ⑦碘    ⑧氫氧化鈉.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

海洋資源的利用具有廣闊前景.
(1)無需經(jīng)過化學(xué)變化就能從海水中獲得的物質(zhì)是
 
(填序號)
A.Cl2    B.淡水    C.燒堿    D.食鹽
(2)從海水中提取溴的主要步驟是向濃縮的海水中通入氯氣,將溴離子氧化,該反應(yīng)的離子方程式是
 

(3)如圖是從海水中提取鎂的簡單流程.

①工業(yè)上常用于沉淀Mg2+的試劑A是
 
,Mg(OH)2轉(zhuǎn)化為MgCl2的離子方程式是
 

②由無水MgCl2制取Mg的化學(xué)方程式是
 

(4)海帶灰中富含以I-形式存在的碘元素.實驗室提取I2的途徑如圖所示:

①灼燒海帶至灰燼時所用的主要儀器名稱是
 

②向酸化的濾液中加過氧化氫溶液,寫出該反應(yīng)的離子方程式
 

反應(yīng)結(jié)束后,再加入CCl4作萃取劑,振蕩、靜置,可以觀察到CCl4層呈
 
色.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

汽車尾氣中的NOx是大氣污染物之一,科學(xué)家們在嘗試用更科學(xué)的方法將NOx轉(zhuǎn)化成無毒物質(zhì),從而減少汽車尾氣污染.
(1)壓縮天然氣(CNG)汽車的優(yōu)點之一是利用催化技術(shù)能夠?qū)Ox轉(zhuǎn)變成無毒的CO2和N2
①CH4(g)+4NO2(g)
催化劑
4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1<0
②CH4(g)+4NO(g)
催化劑
 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2<0
③CH4(g)+2NO2(g)
催化劑
 N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H3=
 
.(用△H1和△H2表示)
(2)在恒壓下,將CH4(g)和NO2(g)置于密閉容器中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)③,在不同溫度、不同投料比時,NO2的平衡轉(zhuǎn)化率見下表:
投料比[n(NO2)/n(CH4)]400 K500 K600 K
160%43%28%
245%33%20%
①寫出該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達式K=
 

②若溫度不變,提高[
n(NO2)
n(CH4)
]投料比,則K將
 
.(填“增大”、“減小”或“不變”.)
③400K時,將投料比為1的NO2和CH4的混合氣體共0.04mol,充入一裝有催化劑的容器中,充分反應(yīng)后,平衡時NO2的體積分數(shù)
 

(3)連續(xù)自動監(jiān)測氮氧化物(NOx)的儀器動態(tài)庫侖儀的工作原理示意圖如圖1

①NiO電極上NO發(fā)生的電極反應(yīng)式:
 

②收集某汽車尾氣經(jīng)測量NOx的含量為1.12%(體積分數(shù)),若用甲烷將其完全轉(zhuǎn)化為無害氣體,處理1×104L(標準狀況下)該尾氣需要甲烷30g,則尾氣中V(NO):V(NO2)=
 

(4)在容積相同的兩個密閉容器內(nèi) (裝有等量的某種催化劑) 先各通入等量的CH4,然后再分別充入等量的NO和NO2.在不同溫度下,同時分別發(fā)生②③兩個反應(yīng):并在t秒時測定其中NOx轉(zhuǎn)化率,繪得圖象如圖2所示:
①從圖中可以得出的結(jié)論是
結(jié)論一:相同溫度下NO轉(zhuǎn)化效率比NO2的低
結(jié)論二:在250℃-450℃時,NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大,450℃-600℃時NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小
結(jié)論二的原因是
 

②在上述NO2和CH4反應(yīng)中,提高NO2轉(zhuǎn)化率的措施有
 
.(填編號)
A.改用高效催化劑     B.降低溫度     C.分離出H2O(g)       D.增大壓強
E.增加原催化劑的表面積   F.減小投料比[
n(NO2)
n(CH4)
].

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

交叉分類法就是將被分類的對象用
 
進行分類.

 
,②
 
,③
 
,④
 
,⑤
 
,⑥
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

鐵的氧化物可用于脫除煤氣中的H2S,有關(guān)反應(yīng)原理如下( 。
   ①Fe3O4(s)+3H2S(g)+H2(g)?3FeS(s)+4H2O(g)    
   ②Fe2O3(s)+2H2S(g)+H2(g)?2FeS(s)+3H2O(g)
   ③FeO(s)+H2S(g)?FeS(s)+H2O(g)
溫度與上述各反應(yīng)的平衡常數(shù)的關(guān)系如圖所示.下列有關(guān)說法正確的是(  )
A、反應(yīng)①、②、③中鐵的氧化物都是氧化劑
B、反應(yīng)①、②、③的正反應(yīng)都是放熱反應(yīng)
C、反應(yīng)①、②、③中,溫度越高H2S的脫除率越高
D、反應(yīng)①、②、③中,壓強越大H2S脫除率越高

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

以下物理量只與溫度有關(guān)的是( 。
A、醋酸的電離度
B、醋酸鈉的水解程度
C、水的離子積
D、氨氣的溶解度

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