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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:202 题号:20734840
氨的用途十分泛,如氨是制造硝酸和氮肥的重要原料。工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。回答下列问题:
(1)合成氨反应的历程和能量的变化如图所示,符号“·”可视为催化剂。

在合成氨的基元反应中,决速步骤的活化能为___________kJ/mol。
(2)在不同条件下进行合成氨反应,下列反应速率由大到小的顺序是___________(填选项序号)。
①v(N2)=0.5mol/(L·min)                 ②v(H2)=0.02mol/(L·s)
③v(NH3)=0.4mol/(L·min)                ④v(NH3)=0.02mol/(L·s)
(3)对于合成氨反应而言,只控制一个变量,下列图像合理的是___________(填选项字母)。
A.B.
C.D.
(4)一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入0.4molN2、1.2molH2发生反应,NH3的浓度随时间变化情况如表所示:
时间/min510152025
浓度/mol/L0.080.140.180.200.20
0~10min内,用H2表示的平均反应速率为___________;实验测得体系平衡时的压强为10MPa,则该反应的平衡常数Kp=___________MPa-2(用分数表示,Kp为分压表示的平衡常数,分压=总压×体积分数);若维持温度不变,向另一2L恒容密闭容器中充入H2、N2和NH3各4mol时,该反应的v___________(填“>”“<”或“=”)v

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【推荐1】SO2催化氧化制SO3是工业制硫酸的关键过程,其反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H<0。实验室模拟合成SO3,向温度为400℃,容积为0.5L的恒容密闭容器中加入2molSO2和1molO2,反应过程中SO3浓度随时间变化情况见表。
时间/min12345678
SO3浓度/(mol·L-1)1.22.02.73.03.02.42.12.1

(1)0~3min内SO2的平均反应速率为____mol·L-1·min-1,5min后若改变某一条件使得SO3的浓度发生了如表所示的变化,则该条件为___(填标号)。
A.升高温度        B.增大SO2浓度        C.移出部分SO3 D.降低温度          E.加入合适的催化剂
(2)判断该反应达到平衡状态的依据是____(填标号)。
A.2v(SO3)=v(O2)
B.气体的平均相对分子质量不再改变
C.气体的密度不再改变
(3)4min时保持其他条件不变,若再向容器中通入0.5molSO2和0.5molSO3,则平衡将向____(填“正”或“逆”)反应方向移动。
(4)4min时保持其他条件不变,仅充入氮气,使体系压强增大,SO2转化率将___(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(5)若初始投料及其他条件不变,在温度为T2℃时进行反应,达到新平衡后,气体总压强是反应前的,则SO2的物质的量分数为____,T2℃时的平衡常数K___,T2____(填“=”或“<”)400℃。
2022-04-02更新 | 112次组卷
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【推荐2】研究之间的转化具有重要意义。
(1)已知:,将一定量气体充入恒容的密闭容器中,控制反应温度为
①下列可以作为反应达到平衡的判据是___________
A.气体的压强不变      B.    C.K不变
D.容器内气体的密度不变   E.容器内颜色不变
②在恒温恒容容器中加入,经过反应达到平衡,气体的平衡转化率为75%,则用表示的平均反应速率为___________(用t表示)。
③在温度为时,平衡体系中的体积分数随压强变化曲线如图所示。

由状态B到状态A,可以选择方法是___________(填“升高”或“降低”)温度。A、C两点气体的颜色是___________(填“A比C深”、“C比A深”或“A与C一样深”)。
(2)NO氧化反应:分两步进行,其反应过程能量变化示意图如左图。
I.  
II.  

①决定NO氧化反应速率的步骤是___________(填“I”或“II”)。
②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和气体,保持其它条件不变,控制反应温度分别为,测得随t(时间)的变化曲线如右图。转化相同量的NO,在温度___________(填“”或“”)下消耗的时间较长,试结合反应过程能量图分析其原因___________
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【推荐3】“碳一化学”是指以碳单质或分子中含一个碳原子的物质(如CO、CO2、CH4、CH3OH、HCOOH等)为原料合成工业产品的化学工艺,对开发新能源和控制环境污染有重要意义。回答下列问题:
(1)我国用铜基催化剂,由CO2加氢制甲醇已工业化,部分反应历程如图所示(带*微粒为催化剂表面的吸附物种,氢原子没有全部标出),由CO2*→CH2O*+OH*过程的焓变△H=△H1+△H2+_________(将结果补充完整,用含E1、E2、E3、E4的代数式表示);理论上,反应历程中消耗的H*与生成的甲醇的物质的量之比为_________

(2)催化重整技术制合成气是研究热点之一,具有广阔的市场前景、经济效应和社会意义,发生的主要反应如下:
主反应:   
副反应:   
一定温度下,向某2L恒容密闭容器中充入2molCO2和1molCH4,使起始压强为,30s后上述主、副反应达到平衡,此时测得CO的物质的量为1.7mol,H2O的物质的量为0.1mol。
①平衡时的总压强为_________(用含的代数式表示)。
②在0~30s内,用CO2表示的平均反应速率_________
③该温度下,副反应的压强平衡常数___________(用分数表示)。
(3)一定条件下,水气变换反应:的中间产物是HCOOH。温度为T0℃时,在密封石英管内充满0.1mol·L-1HCOOH水溶液,HCOOH(aq)的分解反应如下(分解产物均完全溶于水):
i.   (快反应);
ⅱ.   (慢反应)。
研究发现,H+仅对反应i有催化加速作用,反应i速率远大于反应ⅱ,故近似认为反应i建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水的电离,其浓度视为常数。
①部分物质浓度与反应时间的变化关系如图所示,试推测CO的浓度随反应时间的变化趋势是____________(填字母),其理由是___________(忽略碳元素的其他存在形式)。
A.增大                    B.减小                    C.先增大后减小                    D.先减小后增大

②t1min后,c(HCOOH)/c(CO)的值___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
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