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化学反应原理在科研和工农业生产中有广泛应用.(1)某化学兴趣小组进行工业合成氨的模拟研究,反应的方程式为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0.在lL密闭容器中加入0.1molN2和0.3molH2,
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化学反应原理在科研和工农业生产中有广泛应用.
(1)某化学兴趣小组进行工业合成氨的模拟研究,反应的方程式为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0.在lL密闭容器中加入0.1mol N2和0.3mol H2,实验①、②、③中c(N2)随时间(t)的变化如图1所示:
实验②从初始到平衡的过程中,该反应的平均反应速率v(NH3)=___;与实验①相比,实验②和实验③所改变的实验条件分别为下列选项中的___、___(填字母编号).
a.增大压强 b.减小压强 C.升高温度d.降低温度 e.使用催化剂
(2)已知NO2与N2O4可以相互转化:2NO2(g)⇌N2O4(g).
①T℃时,将0.40mol NO2气体充入容积为2L的密闭容器中,达到平衡后,测得容器中c(N2O4)=0.05mol•L-1,则该反应的平衡常数K=___;
②已知N2O4在较高温度下难以稳定存在,易转化为NO2,若升高温度,上述反应的平衡常数K将___(填“增大”、“减小”或“不变”).
③向绝热密闭容器中通入一定量的NO2,某时间段内正反应速率随时问的变化如图2所示.下列说法正确的是___(填字母编号).
A.反应在c点达到平衡状态
B.反应物浓度:a点小于b点
C.△t1=△t2时,NO2的转化率:a~b段小于 b~c段
(3)25℃时,将amol•L-1的氨水与b mol•L一1盐酸等体积混合,反应后溶液恰好显中性,则a___b(填“>”、“<”或“=”);用a、b表示NH3•H2O的电离平衡常数Kb=___.
(1)某化学兴趣小组进行工业合成氨的模拟研究,反应的方程式为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0.在lL密闭容器中加入0.1mol N2和0.3mol H2,实验①、②、③中c(N2)随时间(t)的变化如图1所示:
实验②从初始到平衡的过程中,该反应的平均反应速率v(NH3)=___;与实验①相比,实验②和实验③所改变的实验条件分别为下列选项中的___、___(填字母编号).
a.增大压强 b.减小压强 C.升高温度d.降低温度 e.使用催化剂
(2)已知NO2与N2O4可以相互转化:2NO2(g)⇌N2O4(g).
①T℃时,将0.40mol NO2气体充入容积为2L的密闭容器中,达到平衡后,测得容器中c(N2O4)=0.05mol•L-1,则该反应的平衡常数K=___;
②已知N2O4在较高温度下难以稳定存在,易转化为NO2,若升高温度,上述反应的平衡常数K将___(填“增大”、“减小”或“不变”).
③向绝热密闭容器中通入一定量的NO2,某时间段内正反应速率随时问的变化如图2所示.下列说法正确的是___(填字母编号).
A.反应在c点达到平衡状态
B.反应物浓度:a点小于b点
C.△t1=△t2时,NO2的转化率:a~b段小于 b~c段
(3)25℃时,将amol•L-1的氨水与b mol•L一1盐酸等体积混合,反应后溶液恰好显中性,则a___b(填“>”、“<”或“=”);用a、b表示NH3•H2O的电离平衡常数Kb=___.
▼优质解答
答案和解析
(1)根据像可知,②在10min时达到平衡,此时氮气的浓度变化为0.04mol/L,根据方程式或知,氨气的浓度变化了0.08mol/L,根据v=
可知v(NH3)=
=0.008mol•L-1•min-1,根据图象可知②到达平衡的时间比①短,到达平衡时N2的浓度与①相同,化学平衡不移动,故②与①相比加了催化剂,故选e,①和③比较可知,③的速率比①小,平衡时氮气的浓度高,即平衡逆向移动,故③升减小了压强,故选b,
故答案为:0.008mol•L-1•min-1;e;b;
(2)①2NO2(g)N2O4(g)
起始时 0.2mol•L-1
转化 0.1mol•L-1 0.05mol•L-1
平衡时 0.1mol•L-1 0.05mol•L-1
故平衡常数K=
=
L•mol-1=5L•mol-1,
故答案为:5L•mol-1;
②温度升高,此平衡向逆反应方向移动,K值减小,
故答案为:减小;
③反应开始反应物浓度最大,但反应速率逐渐增大,说明反应为放热反应,
A.c点反应速率最大,但没有达到平衡状态,反应继续向正反应方向进行,c点时转化率不是最大,错误;
B.反应向正反应进行,随着反应的进行,反应物浓度逐渐降低,故B错误;
C、随反应的进行,体系是的温度越来越高,反应速率逐渐增大,当时间相同时,转化率逐渐增大,正确,
故选C;
(3)当a=b时,amol•L-1的氨水与b mol•L一1盐酸等体积混合,反应后溶液呈酸性,若溶液显中性,则酸的量要减少,故a>b.
反应后溶液显中性,溶液中c(OH-)=1×10-7mol/L,根据电荷守恒溶液中c(NH4+)=c(Cl-)=b/2mol/L,反应前c(NH3•H2O)=a/2mol/L,
则反应后一水合氨的浓度为:c(NH3•H2O)=(a/2-b/2)mol/L,所以氨水的电离平衡常数为:K=
═
mol/L,
故答案为:>;
mol/L;
△c |
△t |
0.08mol/L |
10min |
故答案为:0.008mol•L-1•min-1;e;b;
(2)①2NO2(g)N2O4(g)
起始时 0.2mol•L-1
转化 0.1mol•L-1 0.05mol•L-1
平衡时 0.1mol•L-1 0.05mol•L-1
故平衡常数K=
c(N 2O4) |
c(NO2)2 |
0.05 |
0.12 |
故答案为:5L•mol-1;
②温度升高,此平衡向逆反应方向移动,K值减小,
故答案为:减小;
③反应开始反应物浓度最大,但反应速率逐渐增大,说明反应为放热反应,
A.c点反应速率最大,但没有达到平衡状态,反应继续向正反应方向进行,c点时转化率不是最大,错误;
B.反应向正反应进行,随着反应的进行,反应物浓度逐渐降低,故B错误;
C、随反应的进行,体系是的温度越来越高,反应速率逐渐增大,当时间相同时,转化率逐渐增大,正确,
故选C;
(3)当a=b时,amol•L-1的氨水与b mol•L一1盐酸等体积混合,反应后溶液呈酸性,若溶液显中性,则酸的量要减少,故a>b.
反应后溶液显中性,溶液中c(OH-)=1×10-7mol/L,根据电荷守恒溶液中c(NH4+)=c(Cl-)=b/2mol/L,反应前c(NH3•H2O)=a/2mol/L,
则反应后一水合氨的浓度为:c(NH3•H2O)=(a/2-b/2)mol/L,所以氨水的电离平衡常数为:K=
c(NH4 +)×c(OH-) |
c(NH3•H2O) |
b×10-7 |
a-b |
故答案为:>;
b×10-7 |
a-b |
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