解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷73
氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料,合成氨的反应如下:
(1)判断合成氨的反应在_________ (选填“高温、低温”)能自发进行,推动反应在该条件下自发进行的主要因素是反应的_________ (选填“焓变、熵变”)。
(2)不同条件下,分别测得上述反应的反应速率,其中表示该反应进行得最快的是_______ 。
a. b.
c. d.
(3)一定温度下,向密闭容器中加入和,发生上述反应,物质的量随时间的变化如下图所示。
内的平均反应速率________________ 。
根据反应条件,判断内变化趋势为______ ,运用有效碰撞理论来解释该变化趋势:_______ 。
(4)在合成氨的实际生产过程中,常常加入含铁催化剂.请结合过渡态理论解释使用催化剂使反应速率加快的原因_______ 。
(1)判断合成氨的反应在
(2)不同条件下,分别测得上述反应的反应速率,其中表示该反应进行得最快的是
a. b.
c. d.
(3)一定温度下,向密闭容器中加入和,发生上述反应,物质的量随时间的变化如下图所示。
内的平均反应速率
根据反应条件,判断内变化趋势为
(4)在合成氨的实际生产过程中,常常加入含铁催化剂.请结合过渡态理论解释使用催化剂使反应速率加快的原因
23-24高二上·上海浦东新·期中
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工业合成氨的反应如下:。某温度下,在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入和,一段时间后反应达平衡状态,实验数据如下表所示:
(1)0~50s内的平均反应速率_______________ 。
(2)250s时,的转化率为______________ 。
(3)经计算该温度下此反应的平衡常数________________ 。
(4)已知的键能为,的键能为,的键能为,则生成过程中的热量变化为_____ kJ。下图能正确表示该反应中能量变化的是______ (填字母)。
A. B.
(5)该反应熵变______ 0(填“>、=或<”),该反应在______ (填“高温”或“低温”)条件下能自发进行。
(6)为加快反应速率,可以采取的措施____________ 。
a.降低温度 b.增大压强 c.恒容时充入He气 d.恒压时充入He气 e.及时分离出
(7)下列说法错误的是________________ 。
a.使用催化剂是为了加快反应速率,提高生产效
b.上述条件下,不可能100%转化为
c.在一定条件下,合成氨反应有一定的限度
d.250~350s时,生成物浓度保持不变,反应停止
0 | 50 | 150 | 250 | 350 | |
0 | 0.24 | 0.36 | 0.40 | 0.40 |
(1)0~50s内的平均反应速率
(2)250s时,的转化率为
(3)经计算该温度下此反应的平衡常数
(4)已知的键能为,的键能为,的键能为,则生成过程中的热量变化为
A. B.
(5)该反应熵变
(6)为加快反应速率,可以采取的措施
a.降低温度 b.增大压强 c.恒容时充入He气 d.恒压时充入He气 e.及时分离出
(7)下列说法错误的是
a.使用催化剂是为了加快反应速率,提高生产效
b.上述条件下,不可能100%转化为
c.在一定条件下,合成氨反应有一定的限度
d.250~350s时,生成物浓度保持不变,反应停止
氮及其化合物在科研及生产中均有重要应用。
(1)下图为工业合成氨的流程图:
图中采取的措施可提高原料转化率的是_______ (填序号)。
(2)该反应在催化作用的化学吸附及初步表面反应历程如下:
注:方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字单位:eV),TS表示过渡态,*表示吸附态。
①写出参与化学吸附的反应方程式:_______ 。
②以上历程须克服的最大能垒为_______ eV。
(3)合成氨热力学研究表明,反应在不同压强(p)和氮氢比下,平衡体系中氨的体积分数随温度(T)的变化曲线如图所示。
①_______ ;a点对应的转化率:_______ (填“>”“<”或“=”,下同)。
②c点对应的小于a点对应的,原因为_______ 。
③a点对应的压强平衡常数_______ (用体系中各气体的分压来表示,分压=总压×物质的量分数)
(4)为研究合成氨动力学行为,在恒温恒容的密闭容器中,某催化剂表面上发生。测得在同种催化剂下分解的实验数据如下表所示:
①根据甲组数据,随着反应进行,减小,平均反应速率_______ (填“变大”“变小”或“不变”),对该变化的合理解释是_______ 。
②反应在接近平衡时净反应速率方程式为:,,分别为逆、正反应速率常数,、、代表各组分的分压,若平衡总压强为,以铁为催化剂时,一定条件下,向容器中充入和的混合气体,平衡时氨气的质量分数为40%,则_______ (取1位有效数字)。
(1)下图为工业合成氨的流程图:
图中采取的措施可提高原料转化率的是
(2)该反应在催化作用的化学吸附及初步表面反应历程如下:
注:方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字单位:eV),TS表示过渡态,*表示吸附态。
①写出参与化学吸附的反应方程式:
②以上历程须克服的最大能垒为
(3)合成氨热力学研究表明,反应在不同压强(p)和氮氢比下,平衡体系中氨的体积分数随温度(T)的变化曲线如图所示。
①
②c点对应的小于a点对应的,原因为
③a点对应的压强平衡常数
(4)为研究合成氨动力学行为,在恒温恒容的密闭容器中,某催化剂表面上发生。测得在同种催化剂下分解的实验数据如下表所示:
编号 | 反应时间 表面积 | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
甲 | a | 3.0 | 2.6 | 2.2 | 1.8 | 1.4 |
乙 | 3.0 | 2.2 | 1.4 | 1.0 | 1.0 |
②反应在接近平衡时净反应速率方程式为:,,分别为逆、正反应速率常数,、、代表各组分的分压,若平衡总压强为,以铁为催化剂时,一定条件下,向容器中充入和的混合气体,平衡时氨气的质量分数为40%,则
科学家研究在催化剂表面合成氨的反应机理,反应步骤与能量的关系如图所示:(吸附在催化剂表面的微粒用*标注,省略了反应过程中部分微粒)
(1)由图可知,决定反应速率的一步是_______ 。(填a、b、c……)
(2)下列关于工业合成氨的说法正确的是_______。
(3)请用平衡移动原理来解释在合成氨中及时分离出氨的原因_______ 。
(4)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响。实验结果如图所示(图中T表示温度,n表示物质的量,%表示的百分含量)。
①图像中和的关系是:_______ (填“>”“<”或“=”)。
②a、b、c、d四点所处的平衡状态中,反应物的转化率最高的是_______ (填字母)。
(5)其他条件不变,表示平衡时氨的百分含量随压强变化关系的曲线为_______ (填字母编号)。
(6)某温度下,向一个的密闭容器中充入和,反应过程中对的浓度进行检测,得到的数据如下表所示:
此条件下该反应的化学平衡常数_______ 。
(7)氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径。
已知:
写出氨气催化氧化生成和水蒸气的热化学方程式_______ 。
(1)由图可知,决定反应速率的一步是
(2)下列关于工业合成氨的说法正确的是_______。
A.因为,所以该反应一定能自发进行 |
B.因为,所以该反应一定不能自发进行 |
C.在高温下进行是为了提高反应物的平衡转化率 |
D.使用催化剂不仅可以加快反应速率还可以降低反应所需的温度 |
(4)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响。实验结果如图所示(图中T表示温度,n表示物质的量,%表示的百分含量)。
①图像中和的关系是:
②a、b、c、d四点所处的平衡状态中,反应物的转化率最高的是
(5)其他条件不变,表示平衡时氨的百分含量随压强变化关系的曲线为
(6)某温度下,向一个的密闭容器中充入和,反应过程中对的浓度进行检测,得到的数据如下表所示:
时间 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
0.08 | 0.14 | 0.18 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
(7)氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径。
已知:
写出氨气催化氧化生成和水蒸气的热化学方程式
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