工业合成氨是人工固氮方法之一。
I.已知下列物质的键能:
则N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=_____________。
Ⅱ.恒温下,将一定量N2、H2置于10L的容器中发生反应,反应过程中各物质浓度随时间变化如下图。
(1)图中0~2s内的反应速率v(H2)= ;该温度下平衡常数的计算表达式为__________。
(2)该反应达到平衡的标志为 (填序号)。
A.混合气体的平均相对分子质量不变 |
B.物质的量浓度比等于系数比 |
C.容器内温度不变 |
D.断裂1moIH-H键同时断裂2molN-H键 |
(3)若其它条件不变,将恒容条件变为恒压,则平衡时c(N2) (填“增大”、“减小”、“不变’’或“不能确定”)。
(4)哈伯研究所因证实N2、H2在固体催化剂(Fe)表面吸附和解吸以合成氨的过程而获诺贝尔奖。若用分别表示N2、H2、NH3和固体催化剂,则在固体催化剂表面合成氨的过程可用下图表示:
①吸附后,能量状态最低的是 (填字母序号)。
②由上述原理,在铁表面进行NH3的分解实验,发现分解速率与浓度关系如图。从吸附和解吸过程分析,c0前速率增加的原因可能是 ;c0后速率降低的原因可能是 。
1918年,Lewis提出反应速率的碰撞理论:反应物分子间的相互碰撞是反应进行的必要条件,但并不是每次碰撞都能引起反应,只有少数碰撞能发生化学反应。能引发化学反应的碰撞称之为有效碰撞。
(1)图I是HI分解反应中HI分子之间的几种碰撞示意图,其中属于有效碰撞的是_____________(选填“A”、“B”或“C”);
(2)图II是1mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,则写出该反应的热化学方程式_______________________
(3)E1的大小对该反应的反应热有无影响? 。(选填“有”或“无”)
(4)进一步研究表明,化学反应的能量变化(ΔH)与反应物和生成物的键能有关。键能可以简单的理解为断开1 mol 化学键时所需吸收的能量。下表是部分化学键的键能数据:
化学键 |
C-H |
Cl-Cl |
C—Cl |
H—Cl |
键能/ kJ·mol–1 |
X |
243 |
330 |
432 |
已知:反应CH4(g)+Cl2(g)=CH3Cl(g)+HCl(g);△H= -106kJ/mol,则上表中X= 。
(5)已知:① C(s)+O2(g)=CO2(g); DH=-393.5 kJ·mol-1
② 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g); DH=-566 kJ·mol-1
③ TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g); DH=+141 kJ·mol-1
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的DH=____________________
某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。
(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g).实验测得不同温度下的平衡数据列于如表:
温度(℃) |
15.0 |
20.0 |
25.0 |
30.0 |
35.0 |
平衡总压强(kPa) |
5.7 |
8.3 |
12.0 |
17.1 |
24.0 |
平衡气体总浓度 (×10-3mol/L) |
2.4 |
3.4 |
4.8 |
6.8 |
9.4 |
①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是___________;
A.2v(NH3)═v(CO2)
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据,列式计算25.0℃时氨基甲酸铵的分解平衡常数___________;
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25℃下达到分解平衡.若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量___________(填“增加”、“减小”或“不变”);
④氨基甲酸铵分解反应的焓变△H______0;
(2)已知:NH2COONH4+2H2O⇌NH4HCO3+NH3•H2O.该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率,得到c(NH2COO-)随时间变化趋势如图所示.
⑤计算25℃时,0~6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率______________;
⑥根据图中信息,如何说明水解反应速率随温度升高而增大_____________________。
在一定条件下,可逆反应A+B mC变化如图所示。已知纵坐标表示在不同温度和压强下生成物C在混合物中的质量分数,p为反应在T2温度时达到平衡后容器加压的变化情况,问:
(1)温度T1 _____T2(填大于、等于或小于);
(2)正反应是__________反应(填“吸热”或“放热”);
(3)如果A、B、C均为气体,则m_____2(填大于、等于或小于);
(4)当温度和容积不变时,如向平衡体系中加入一定量的某稀有气体,则体系的压强_____(“增大”、“减小”或“不变”),平衡_______移动;当温度和压强不变时,如在平衡体系中加入一定量的某稀有气体,平衡_______移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。
已知2A2(g)+B2(g)2C3(g) △H=" -a" kJ•mol-1(a>0),在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2molA2和1molB2,在500℃时充分反应达到平衡后C3的浓度为w mol/L,放出热量b kJ;
(1)比较a __________b( 填>、=、<);
(2)若将反应温度升高到700℃,反应的平衡常数将_________(增大、减小或不变);
(3)能说明该反应已经达到平衡状态的是______
a.V(C3)=2V(B2); b.容器内压强保持不变
c.V逆(A2)=2V正(B2) d.容器内的密度保持不变
(4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是_________
a.及时分离出C3气体; b.适当升高温度; c.增大B2的浓度; d.选择高效的催化剂
在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2,压强为p(Pa),并在一定温度下使其发生反应:H2(g)+I2(g)=2HI(g)ΔH<0。
(1)保持容器容积不变,向其中加入1 mol H2,反应速率加快吗? 理由是 。
(2)保持容器容积不变,向其中加入1 mol N2(N2不参加反应),反应速率也加快吗? 理由是 。
(3)保持容器内气体压强不变,向其中加入1 mol N2(N2不参加反应),反应速率 ,理由是 。
(4)保持容器内气体压强不变,向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),反应速率 ,理由是 。
(5)提高起始的反应温度,反应速率 ,理由是 。
(1)化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知:N≡N键的键能是948.9kJ·mol-1,H-H键的键能是436.0 kJ·mol-1;由N2和H2合成1mol NH3时可放出46.2kJ的热量。N-H键的键能是_________
(2)由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气,放热241.8KJ。写出该反应的热化学方程式:① 。
已知常温下NO与O2反应生成1molNO2的焓变为-57.07KJ,1molNO2与H2O反应生成HNO3溶液和NO的焓变为-46KJ,写出NO与O2及水生成HNO3溶液的热化学方程式② 。
(3)某温度下纯水中的c(H+) = 2×10-7mol/L,则此时c(OH-) =________mol/L,该纯水的pH_______(填“>7”、“<7”、“=7”)。若温度不变,滴入稀硫酸使c(H+) = 5×10-6mol/L,则c(OH-) =________mol/.
(4)纳米MgO可用于尿素与氯化镁合成。某小组研究该反应在温度为378~398K时的反应时间、反应物配比等因素对其产率的影响。请完成以下实验设计表:
编号 |
温度/K |
反应时间/h |
反应物物质的量配比 |
实验目的 |
① |
378 |
3 |
3:1 |
实验②和④探究a 实验②和b 探究反应时间对产率的影响 |
② |
378 |
4 |
4:1 |
|
③ |
378 |
3 |
c |
|
④ |
398 |
4 |
4:1 |
已知某气体反应的平衡常数可表示为K=c(CH3OCH3)c(H2O)/[c(CH3OH)]2,该反应在不同温度下的平衡常数:400℃,K=32;500℃,K=44.
请回答下列问题:
(1)写出上述反应的化学方程式 .
(2)该反应的正反应是 反应(填“放热”或者“吸热”)
(3)已知在密闭容器中,测得某时刻各组分的浓度如下:
①此时系统温度400℃,比较正、逆反应速率的大小:v正 v逆 (填“>”、“<”或“=”).
②若以甲醇百分含量为纵坐标,以温度为横坐标,此时反应点在图象的位置是图中 点.比较图中B、D两点所对应的正反应速率B D(填“>”、“<”或 “=”).理由是 .
(4)一定条件下要提高反应物的转化率,可以采用的措施是
a.升高温度 b.加入催化剂
c.压缩容器的体积 d.增加水蒸气的浓度
e.及时分离出产物.
在下列事实中,什么因素影响了化学反应速率:
(1)集气瓶中H2和Cl2的混合气体,在瓶外点燃镁条时发生爆炸:_____________________。
(2)熔化的KClO3放出气泡很慢,撒入少量MnO2很快产生气体:_____________________。
(3)同浓度、同体积的盐酸中分别放入同样大小的锌粒和镁条,产生气体有快有慢:_______。
(4)夏天的食品易霉变,而冬天不易发生该现象:_______________________
(1)如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量,反应物转化为生成物时 (填吸收或放出)热量,△ H (填大于或小于)0;
(2)对于反应2SO2 + O2 2SO3 其它条件不变,只改变一个反应条件,将生成SO3的反应速率的变化填入表中空格里 。(填字母 A.增大 B.减小 C.不变)
改变条件 |
速率变化 |
||
降低温度 |
|
||
增大O2的浓度 |
|
||
使用V2O5做催化剂 |
|
||
压缩气体 |
|
“低碳循环”引起了全世界的高度重视,减排CO2的一种方法是:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH
(1)500℃时有容积为2L的密闭容器中充入2mol CO2和6mol H2,测得CO2和CH3OH的物质的量随时间变化如图所示。
①反应的ΔS (填“>”或“<”)0,从反应开始到平衡,H2的平均反应速率:
υ(H2)=__________mol/(L·s)。
②该反应的平衡常数K=__________(保留二位有效数字);平衡时H2的转化率为________。
③将上述平衡体系的温度升高至700℃,平衡常数K=5.01,则ΔH 0(填“>”或“<”或“﹦”);为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少,其他条件不变时,可采取的措施有 __________(填序号)。
a.升高温度 b.缩小容器的容积 c.使用合适的催化剂 d.再充入CO2气体
(2)已知:①H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1
③2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-1257.5 kJ·mol-1
写出液态甲醇不完全燃烧生成CO气体和液态H2O的热化学方程式:
某温度时,在VL密闭容器中,A、B、C三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示,由图中数据分析:
(1)反应的化学方程式为__________________。
(2)从开始到t1 min末时,用物质C表示的反应速率为____________________。
在相同条件下进行Mg与HCl、H2SO4反应的对照实验,相关数据如下:
|
Mg的质量 |
酸 量 |
开始时反应速率 |
产生H2总量 |
Ⅰ |
0.24 g |
HCl 0.2 mol/L 100 mL |
v1 |
n1 |
Ⅱ |
0.24 g |
H2SO40.2 mol/L 100 mL |
v2 |
n2 |
(1)试比较有关量的大小:v1____v2,n1____n2(填“>”、“=”或“<”)
(2)现欲改变条件,使实验Ⅱ中v2降低,但不改变n2的值,试写出两种可行的方法。
方法Ⅰ_____________________________________________。
方法Ⅱ_____________________________________________。
(1)在一定条件,可逆反应:mA+nBpC达到平衡状态。
①若A、C是气体,而且m+n=p,增大压强可使平衡发生移动,则平衡向______(填“正”或“逆”)反应方向移动。
②若A、B、C均为气体,且m+n<p,加热后,可使混合气体平均摩尔质量增加,则正反应是______(填“吸热”或“放热”)反应。
③若在反应过程中,C的物质的量n(C)随时间的变化关系如右图所示(从t1时间开始对反应体系升高温度)。则a、b两点的正反应速率:v(a)______v(b)(填“>”、“<”或“=”);
(2)Na2CO3溶液呈碱性,其原因是(用离子方程式表示)___________________;由同浓度的Na2CO3和NaHCO3组成的混合溶液中离子浓度由大到小的顺序为____________________;
(3)某温度下,纯水的c(H+)=3×10-7mol/L,Na2S和NaOH两溶液的pH均为12,则两溶液中由水电离出的c(OH-)的比值为_________________;
(4)下列事实一定能说明HF是弱酸的是__________;
①常温下NaF溶液的pH大于7 ②常温下0.1mol/L的HF溶液pH=2.3
③HF能与Na2CO3溶液反应,产生CO2气体 ④1mol/L的HF水溶液能使紫色石蕊试液变红
(1)已知Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间,研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如下(所取溶液体积均为10 mL):
实验编号 |
实验温度/℃ |
c(Na2S2O3)/ (mol·L-1) |
c(H2SO4)/ (mol·L-1) |
① |
25 |
0.1 |
0.1 |
② |
25 |
0.2 |
0.1 |
③ |
25 |
0.1 |
0.2 |
④ |
50 |
0.2 |
0.1 |
⑤ |
50 |
0.1 |
0.1 |
其他条件不变时:探究温度对化学反应速率的影响,应选择实验__________________(填实验编号);若同时选择实验①、实验②、实验③,测定混合液变浑浊的时间,可探究______________________对化学反应速率的影响。
(2)已知2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑,在开始一段时间内,反应速率较小,溶液褪色不明显;但不久反应速率明显增大,溶液很快褪色。
针对上述现象,某同学认为该反应放热,导致溶液温度上升,反应速率增大。从影响化学反应速率的因素看,你猜想还可能是_______________________________的影响。
若用实验证明你的猜想,除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液外,可以选择在反应开始前是否加入________(填字母序号)做对比实验。
A.硫酸钾 B.硫酸锰 C.氯化锰 D.水