解答题-工业流程题 适中0.65 引用2 组卷28
氨在国民经济生产中占有重要地位。下图是合成氨的简要流程和反应方程式:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。
(1)图中混合物X是_______ ,这样操作的目的是_______ 。
(2)T C时在容积为2 L的恒容密闭容器中充入0.8 mol N2(g)和1.6 mol H2(g),5 min后达到平衡,测得N2的浓度为0.3 mol/L。
①计算此段时间内的平均反应速率v(NH3)=_______ , H2的转化率为_______ 。
②已知450 K时该反应的平衡常数K=2.04,则(2)中的反应温度T_______ 450 K(填“>”“<”或“=”)。
(3)下列措施可提高N2平衡转化率的是_______ (填序号)。
a.恒容时充入H2,使体系总压强增大
b.恒容时将NH3,从体系中分离
c.恒容时充入He,使体系总压强增大
d.加入合适的催化剂
(4)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道:在低温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO)表面与水发生反应:2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g) △H= +1530.4 kJ/mol。进一步研究NH3的生成量与温度的关系,部分实验数据见下表(光照、压强为1.0×105 Pa,反应时间为3 h):
当温度高于323 K时,NH3的生成量反而降低的可能原因是_______ 。
(1)图中混合物X是
(2)T C时在容积为2 L的恒容密闭容器中充入0.8 mol N2(g)和1.6 mol H2(g),5 min后达到平衡,测得N2的浓度为0.3 mol/L。
①计算此段时间内的平均反应速率v(NH3)=
②已知450 K时该反应的平衡常数K=2.04,则(2)中的反应温度T
(3)下列措施可提高N2平衡转化率的是
a.恒容时充入H2,使体系总压强增大
b.恒容时将NH3,从体系中分离
c.恒容时充入He,使体系总压强增大
d.加入合适的催化剂
(4)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道:在低温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO)表面与水发生反应:2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g) △H= +1530.4 kJ/mol。进一步研究NH3的生成量与温度的关系,部分实验数据见下表(光照、压强为1.0×105 Pa,反应时间为3 h):
T/K | 303 | 313 | 323 | 353 |
NH3的生成量/(×10-6 mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 | 2.0 |
23-24高二上·山西太原·期中
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氨的合成原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);△H=-92.4 KJ·mol-1.现在500℃、20 MPa时,将N2、H2置于一个容积为2 L的密闭容器中发生反应,反应过程中各物质的物质的量变化如下图。回答下列问题:
(1)10 min内以NH3表示的平均反应速率___________ ;
(2)在10 ~20 min内:NH3浓度变化的原因可能是___________ ;
A.加了催化剂 B.缩小容器体积
C.降低温度 D.增加NH3物质的量
(3)第1次平衡的时间范围为:___________ ,第2次平衡的时间范围为:___________ ,第1次平衡:平衡常数K1 = ___________ (带数据的表达式),第2次平衡时NH3的体积分数___________ ;
(4)在反应进行至25 min时:
① 曲线发生变化的原因:___________
② 达第二次平衡时,新平衡的平衡常数K2___________ K1(填“大于”、“等于”、“小于”);
(5)在25~40 min时,计算合成氨过程中的反应热△H=___________ 。
(6)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应:N2(g) + 3H2O(1) 2NH3(g)+O2(g) ;△H =akJ·mol-1
进一步研究NH3生成量与温度的关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表:
①此合成反应的a___________ 0;ΔS___________ 0,(填“>”、“<”或“=”)
②已知:N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH= -92.4kJ·mol-1
2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) = -571.6kJ·mol-1
则常温下氮气与水反应生成氨气与氧气的热化学方程式为:___________
(1)10 min内以NH3表示的平均反应速率
(2)在10 ~20 min内:NH3浓度变化的原因可能是
A.加了催化剂 B.缩小容器体积
C.降低温度 D.增加NH3物质的量
(3)第1次平衡的时间范围为:
(4)在反应进行至25 min时:
① 曲线发生变化的原因:
② 达第二次平衡时,新平衡的平衡常数K2
(5)在25~40 min时,计算合成氨过程中的反应热△H=
(6)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应:N2(g) + 3H2O(1) 2NH3(g)+O2(g) ;△H =akJ·mol-1
进一步研究NH3生成量与温度的关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表:
T/K | 303 | 313 | 323 |
NH3生成量/(10-6mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 |
②已知:N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH= -92.4kJ·mol-1
2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) = -571.6kJ·mol-1
则常温下氮气与水反应生成氨气与氧气的热化学方程式为:
科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。
I.目前合成氨技术原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol。
(1)在一定体积的容器中发生上述反应,下列描述中能说明该反应已达平衡的是_______ 。
(2)673K、30MPa下,向容积为2.0L的恒容密闭容器中充入080molN2和1.60molH2,反应3分钟达到平衡时,NH3的体积分数为20%。
①该条件下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数K=_____ (精确到小数点后一位);K值越大,表明反应达到平衡时_______ 。
A. H2的转化率一定越高
B.NH3的浓度一定越大
C.正反应进行得越完全
D.化学反应速率越大
②若达平衡后再向该容器中充入0.40molN2和0.40molNH3,该平衡将______ (填“向正反应方向移动”、“向逆反应方向移动”或“不移动”)。
Ⅱ.根据“人工固氮”的最新研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应:2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g) △H=akJ/mol。进一步研究NH3生成量与温度的关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如表:
(3)此合成反应的a______ 0;△S______ 0,(填“>”、“<”或“=”)。
(4)已知(K为平衡常数):N2(g)+3H2(g)2NH3(g) K1,2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) K2,则N2(g)+3H2O(1)=2NH3(g)+O2(g)的K=______ (用K1、K2表示)。
I.目前合成氨技术原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol。
(1)在一定体积的容器中发生上述反应,下列描述中能说明该反应已达平衡的是
A.容器内气体的平均摩尔质量保持不变 |
B.2v(NH3)正=v(N2)逆 |
C.容器中气体的压强保持不变 |
D.N2、H2、NH3的物质的量之比为1∶3∶2 |
(2)673K、30MPa下,向容积为2.0L的恒容密闭容器中充入080molN2和1.60molH2,反应3分钟达到平衡时,NH3的体积分数为20%。
①该条件下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数K=
A. H2的转化率一定越高
B.NH3的浓度一定越大
C.正反应进行得越完全
D.化学反应速率越大
②若达平衡后再向该容器中充入0.40molN2和0.40molNH3,该平衡将
Ⅱ.根据“人工固氮”的最新研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应:2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g) △H=akJ/mol。进一步研究NH3生成量与温度的关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如表:
T/K | 303 | 313 | 323 |
NH3的生成量/(10mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 |
(3)此合成反应的a
(4)已知(K为平衡常数):N2(g)+3H2(g)2NH3(g) K1,2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) K2,则N2(g)+3H2O(1)=2NH3(g)+O2(g)的K=
科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道:在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH3.进一步研究NH3生成量与温度的关系,部分实验数据见下表(光照、N2压强1.0×105Pa、反应时间3h):
相应的热化学方程式如下:
N2(g)+3H2O(l)=2NH3(g)+O2(g) ΔH=+765.2kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比,该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议:___________ 。
(2)工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60molN2(g)和1.60molH2(g),反应在一定条件下达到平衡时,NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)。计算:
①该条件下N2的平衡转化率为___________ 。
②该条件下反应2NH3(g)催化剂N2(g)+3H2(g)的平衡常数为___________ 。
③根据合成氨反应的特点分析,当前最有前途的研究发展方向是___________ (填字母)。
a、研制耐高压的合成塔
b、采用超大规模的工业生产
c、研制耐低温复合催化剂
d、探索不用H2和N2合成氨的新途径
T/K | 303 | 313 | 323 | 353 |
NH3生成量/×10-6mol | 4.8 | 5.9 | 6.0 | 2.0 |
N2(g)+3H2O(l)=2NH3(g)+O2(g) ΔH=+765.2kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比,该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议:
(2)工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60molN2(g)和1.60molH2(g),反应在一定条件下达到平衡时,NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)。计算:
①该条件下N2的平衡转化率为
②该条件下反应2NH3(g)催化剂N2(g)+3H2(g)的平衡常数为
③根据合成氨反应的特点分析,当前最有前途的研究发展方向是
a、研制耐高压的合成塔
b、采用超大规模的工业生产
c、研制耐低温复合催化剂
d、探索不用H2和N2合成氨的新途径
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