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工业合成氨的反应为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0某实验将3.0molN2(g)和4.0molH2(g)充入容积为10L的密闭容器中,在温度T1下反应.测得H2的物质的量随反应时间的变化如图所示.(1
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工业合成氨的反应为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0某实验将3.0mol N2(g)和4.0mol H2(g)充入容积为10L的密闭容器中,在温度T1下反应.测得H2的物质的量随反应时间的变化如图所示.
(1)反应开始3min内,H2的平均反应速率为______
(2)计算该条件下合成氨反应的化学平衡常数(写出计算过程,结果保留2位有效数字)______.
(3)仅改变温度为T2( T2小于TI)再进行实验,请在答题卡框图中画出H2的物质的量随反应时间变化的预期结果示意图______.
(4)在以煤为主要原料的合成氨工业中,原料气氢气常用下述方法获得:
①C+H2O(g)CO+H2;②CO+H2O(g)CO2+H2;
已知CO(g)+O2(g)═CO2(g)△H=-283.0KJ/mol;
H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H=-285.8KJ/mol;
写出上述CO与H2O(g)反应的热化学方程式:______
(5)合成氨工业中,原料气(N2,H2混有少量CO,NH3)在进入合成塔之前,用醋酸二氨合铜(I)溶液来吸收CO其反应为:
CH3COO[Cu(NH3)2]+CO+NH3⇌CH3COO[Cu(NH3)3]•CO△H<0写出提高CO吸收率的其中一项措施:______.
(1)反应开始3min内,H2的平均反应速率为______
(2)计算该条件下合成氨反应的化学平衡常数(写出计算过程,结果保留2位有效数字)______.
(3)仅改变温度为T2( T2小于TI)再进行实验,请在答题卡框图中画出H2的物质的量随反应时间变化的预期结果示意图______.
(4)在以煤为主要原料的合成氨工业中,原料气氢气常用下述方法获得:
①C+H2O(g)CO+H2;②CO+H2O(g)CO2+H2;
已知CO(g)+O2(g)═CO2(g)△H=-283.0KJ/mol;
H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H=-285.8KJ/mol;
写出上述CO与H2O(g)反应的热化学方程式:______
(5)合成氨工业中,原料气(N2,H2混有少量CO,NH3)在进入合成塔之前,用醋酸二氨合铜(I)溶液来吸收CO其反应为:
CH3COO[Cu(NH3)2]+CO+NH3⇌CH3COO[Cu(NH3)3]•CO△H<0写出提高CO吸收率的其中一项措施:______.
▼优质解答
答案和解析
(1)根据v=计算反应速率;
(2)计算平衡时各物质的浓度,根据平衡常数表达式计算;
(3)画图要点:①T1→T2,降低温度,则反应速率减小,单位时间内消耗氢气的物质的量减小,达到平衡时间增大;②由于正反应是放热反应,降低温度平衡向正反应方向移动,则平衡时氢气的物质的量减小;
(4)利用盖斯定律计算;
(5)反应为放热反应,可增大压强、降低温度等方法使平衡向正反应方向移动.
【解析】
(1)反应开始3min内,氢气的物质的量1.6mol,则v(H2)==0.080mol/(L•min),
故答案为:0.080mol/(L•min);
(2)由图象可知,平衡时H2的浓度0.10 mol/L,则:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)
起始浓度(mol/L) 0.30 0.40 0
转化浓度(mol/L) 0.10 0.30 0.20
平衡浓度(mol/L) 0.20 0.10 0.20
K===2.0×102 (L/mol)2;
故答案为:2.0×102 (L/mol)2;
(3)T1→T2,降低温度,则反应速率减小,单位时间内消耗氢气的物质的量减小,达到平衡时间增大;
由于正反应是放热反应,降低温度平衡向正反应方向移动,则平衡时氢气的物质的量减小,则图象为,
故答案为:;
(4)根据盖斯定律,第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式,则CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=+2.8kJ/mol,故答案为:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=+2.8kJ/mol;
(5)由于CH3COO[Cu(NH3)2]+CO+NH3⇌CH3COO[Cu(NH3)3]•CO的反应是放热反应,增大压强、降低温度、通入氨气或分离出CH3COO[Cu(NH3)3]•CO等措施,都能使平衡向正反应方向移动,提高CO的吸收率或转化率,
故答案为:增大压强、降低温度、通入氨气或分离出CH3COO[Cu(NH3)3]•CO(任写一点).
(2)计算平衡时各物质的浓度,根据平衡常数表达式计算;
(3)画图要点:①T1→T2,降低温度,则反应速率减小,单位时间内消耗氢气的物质的量减小,达到平衡时间增大;②由于正反应是放热反应,降低温度平衡向正反应方向移动,则平衡时氢气的物质的量减小;
(4)利用盖斯定律计算;
(5)反应为放热反应,可增大压强、降低温度等方法使平衡向正反应方向移动.
【解析】
(1)反应开始3min内,氢气的物质的量1.6mol,则v(H2)==0.080mol/(L•min),
故答案为:0.080mol/(L•min);
(2)由图象可知,平衡时H2的浓度0.10 mol/L,则:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)
起始浓度(mol/L) 0.30 0.40 0
转化浓度(mol/L) 0.10 0.30 0.20
平衡浓度(mol/L) 0.20 0.10 0.20
K===2.0×102 (L/mol)2;
故答案为:2.0×102 (L/mol)2;
(3)T1→T2,降低温度,则反应速率减小,单位时间内消耗氢气的物质的量减小,达到平衡时间增大;
由于正反应是放热反应,降低温度平衡向正反应方向移动,则平衡时氢气的物质的量减小,则图象为,
故答案为:;
(4)根据盖斯定律,第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式,则CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=+2.8kJ/mol,故答案为:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=+2.8kJ/mol;
(5)由于CH3COO[Cu(NH3)2]+CO+NH3⇌CH3COO[Cu(NH3)3]•CO的反应是放热反应,增大压强、降低温度、通入氨气或分离出CH3COO[Cu(NH3)3]•CO等措施,都能使平衡向正反应方向移动,提高CO的吸收率或转化率,
故答案为:增大压强、降低温度、通入氨气或分离出CH3COO[Cu(NH3)3]•CO(任写一点).
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