(14分)科學(xué)家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法。曾有實(shí)驗(yàn)報道：在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑(混有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生反應(yīng)，生成的主要產(chǎn)物為NH3。進(jìn)一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表(光照、N2壓強(qiáng)1.0×105 Pa、反應(yīng)時間3 h)：

T／K
303
313
323
353
NH3生成量/(10-6mol)
4.8
5.9
6.0
2.0
相應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：N2(g)+3H2O(1)==2NH3(g)+O2(g) △H＝+765.2 kJ/mol  (I)
請回答下列問題：
(1)請?jiān)诜娇騼?nèi)的坐標(biāo)系中，畫出反應(yīng)(I)在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖，并進(jìn)行必要標(biāo)注。

(2)與目前廣泛使用的工業(yè)合成氨方法相比，該方法中固氮反應(yīng)速率慢。請?zhí)岢隹商岣咂浞磻?yīng)速率且增大NH3日生成量的建議：                        。
(3)寫出工業(yè)上用H2和N2直接合成NH3的化學(xué)方程式                       ，設(shè)在2.0 L的密閉容器中充入0.60mol N2(g)和1.60mol H2(g)，反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡時，NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(NH3的物質(zhì)的量與反應(yīng)體系中總物質(zhì)的量之比)為4/7。計(jì)算該條件下N2的平衡轉(zhuǎn)化率為          ；反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝           (不要求寫單位)。

（1）（2）研制新型、高效催化劑
（3）N2（g）+3H2（g）） 2NH3（g）；66.7%；200

解析試題分析：（1）催化劑是通過降低反應(yīng)的活化能來加快化學(xué)反應(yīng)速率的，使用催化劑后，活化能降低，故圖像為；
（2）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素：溫度、濃度、壓強(qiáng)、催化劑等外界因素，結(jié)合目前廣泛使用的工業(yè)合成氨方法，可以采用增大壓強(qiáng)的方法，此外還可以尋找高效的催化劑。
（3）H2和N2直接合成NH3的化學(xué)方程式為N2（g）+3H2（g）） 2NH3（g）。設(shè)平衡時有x molN2轉(zhuǎn)化，則
N2（g）+3H2（g）） 2NH3（g）
起始量（mol）  0.6        1.6                   0
變化量（mol）  x           3x                   2x
平衡量（mol）（0.6-x）（1.6-3x）      2x mol
則有： 
解得：x＝0.4（mol）
因此N2的平衡轉(zhuǎn)化率： ×100%＝66.7%
②由①可知，N2、H2、NH3平衡時的物質(zhì)的量分別為：0.2mol、0.4mol、0.8mol，在2.0L容器中濃度分別為：0.1mol/L、0.2mol/L、0.4mol/L，則該溫度下平衡常數(shù)K= ＝200。
考點(diǎn)：考查外界條件對反應(yīng)速率的影響、可逆反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算等

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：填空題

2014年初霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū)。其中，汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一。
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)。在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時，c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時間(t)的變化曲線如圖所示。據(jù)此判斷：

①該反應(yīng)在        能自發(fā)進(jìn)行（填“高溫下” 、“低溫下” 或“任何溫度下”）；
②在T2溫度下，0～2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)＝___________。
（2）煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。
在恒壓下，將CH4(g)和NO2(g)置于密閉容器中，也可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：
CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)  ΔH<0，提高NO2轉(zhuǎn)化率的措施有     

A．增加原催化劑的表面積 B．降低溫度
C．減小投料比[n(NO2) / n(CH4)] D．增大壓強(qiáng)
（3）在容積相同的兩個密閉容器內(nèi) (裝有等量的某種催化劑) 先各通入等量的CH4，然后再分別充入等量的NO和NO2。在不同溫度下，同時分別發(fā)生上述的兩個反應(yīng)：并在t秒時測定其中NOx轉(zhuǎn)化率，繪得圖象如圖所示：

從圖中可以得出的結(jié)論是
結(jié)論一：在250℃-450℃時，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，450℃-600℃時NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小
推測原因是                                                             
結(jié)論二：                                                               

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：填空題

(14分)加大對煤燃燒產(chǎn)生的廢氣、廢渣的處理已刻不容緩。
（1） 對燃煤的廢氣進(jìn)行脫硝處理時，可利用甲烷催化還原氮氧化物，如：
CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝a kJ·mol－1
CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝b kJ·mol－1
則反應(yīng)CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________ kJ·mol－1(用含a、b的代數(shù)式表示)。
（2） 將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為：

2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)；ΔH
① 該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝________。
② 已知在某壓強(qiáng)下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時，CO2的轉(zhuǎn)化率如右圖所示。該反應(yīng)的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。若溫度不變，減小反應(yīng)投料比[n(H2) /n(CO2)]，則K將________(填“增大”“減小”或“不變”)。
③ 二甲醚燃料電池具有啟動快，效率高等優(yōu)點(diǎn)，若電解質(zhì)為酸性，二甲醚燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為____________________________。

（3） 以CO2為原料合成的碳酸酯(僅含碳、氫、氧三種元素)是用途廣泛的化學(xué)品，某種碳酸酯(DPC)水解產(chǎn)物之一遇氯化鐵溶液顯紫色，右圖為它的核磁共振氫譜圖，請寫出DPC的結(jié)構(gòu)簡式：____________。
（4） 某電廠的粉煤灰含莫來石(主要成分為Al6Si2O13、SiO2)。將其和純堿在高溫下燒結(jié)，可制取NaAlSiO4(霞石)、Na2SiO3和NaAlO2，有關(guān)化學(xué)方程式(反應(yīng)條件均為高溫)為：
Al6Si2O13＋3Na2CO3===2NaAlSiO4＋4NaAlO2＋3CO2↑
Al6Si2O13＋5Na2CO3===2Na2SiO3＋6NaAlO2＋5CO2↑
SiO2＋Na2CO3===Na2SiO3＋CO2↑
則用1 mol Al6Si2O13和4 mol SiO2通過以上反應(yīng)制得5 mol NaAlO2，共消耗Na2CO3為________mol。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：填空題

（17分）H2O2是一種強(qiáng)氧化劑，被廣泛應(yīng)用于水處理及衛(wèi)生消毒等方面。
（1）H2O2不穩(wěn)定，當(dāng)其中含F(xiàn)e2＋時，會發(fā)生反應(yīng)：
，則Fe2＋在此過程中所起的作用是______________，當(dāng)生成336mL O2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_______mol。
（2）下表是在常壓、60℃和不同pH條件下，6mL30% H2O2在60min內(nèi)釋放出氧氣的體積。則下列說法正確的是___________。

a．pH越大，H2O2的分解速率越大
b．pH在9左右，H2O2的分解速率最大
c．6mL 30% H2O2分解最多釋放出的氧氣的體積為639mL
d. pH=5.50時，0～60min內(nèi)，v(O2)=1.5mL
（3）溶液中H2O2的殘留量可用一定濃度的酸性KMnO4溶液來測定，反應(yīng)中MnO4－
被還原為Mn2＋，該反應(yīng)的離子方程式為______________。
（4）科學(xué)工作者以Ir-Ru/Ti為陽極、ACFC為陰極，在酸性環(huán)境、不斷通入空氣的條件下直接電解水來制備H2O2。電解過程中，陽極區(qū)溶液的pH_     （填“增大”“不變”或“減小”），陰極產(chǎn)生H2O2的電極反應(yīng)式為_______。若不通空氣，則陰極得到的產(chǎn)物是_______ 。
（5）己知斷裂1mol化學(xué)鍵所需的能量
143,H-O為463。則.

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：填空題

硫酸的消費(fèi)量是衡量一個國家化工生產(chǎn)水平的重要標(biāo)志。
（1）一定條件下，SO2與空氣反應(yīng)10 min后，SO2和SO3物質(zhì)的量濃度分別為1.2 mol/L和2.0 mol/L，則SO2起始物質(zhì)的量濃度為______；生成SO3的化學(xué)反應(yīng)速率為______。
（2）若改變外界條件，發(fā)生SO2與空氣反應(yīng)生成SO3，使10 min內(nèi)的用O2表示的反應(yīng)速率為0.15mol/(L·min)，則改變的條件可能是_______________。

A．壓縮體積，增大壓強(qiáng)B．降低溫度C．充入大量的氮?dú)?/td>D．僅增加SO2的濃度
（3）工業(yè)制硫酸，用過量的氨水對SO2尾氣處理，請寫出相關(guān)的離子方程式：____ _

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：填空題

（16分）化工工業(yè)中常用乙苯脫氫的方法制備苯乙烯。
（1）已知某溫度下：
反應(yīng)①：CO2（g） +H2 （g）→CO（g）  +  H2O（g），ΔH＝ +41.2 kJ/mol
反應(yīng)②： （g）→（g）+H2（g），ΔH=" +117.6" kJ/mol
②的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)分別為K1、K2。
請寫出二氧化碳氧化乙苯制備苯乙烯的熱化學(xué)反應(yīng)方程式                  。該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝         （用K1、K2表示）。
（2）對于反應(yīng)①，恒溫恒容條件下，向密閉容器中加入2molCO2和2molH2，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，以下說法正確的是     。

A．因?yàn)樵摲磻?yīng)是吸熱反應(yīng)，所以升高溫度，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小；
B．若繼續(xù)加入1molCO2、1mol H2，平衡向正反應(yīng)方向移動；
C．若繼續(xù)通入1mol CO2則平衡向正反應(yīng)方向移動，CO2的轉(zhuǎn)化率增大；
D．壓縮體積，平衡不移動，反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃度都不變；
（3）溫恒容條件下，反應(yīng)①達(dá)到平衡后；t1時刻通入少量CO2；請?jiān)谙聢D中畫出t1之后的正逆反應(yīng)曲線，并作出標(biāo)注。

（4）已知某溫度下， Ag2SO4（M＝312g/mol）的溶解度為0.624g/100g H2O，該溫度下Ksp（Ag2SO4）＝               ；（兩位有效數(shù)字）
（5）電解法制備高鐵酸鈉（Na2FeO4），總反應(yīng)式為：Fe+2H2O+2OH- ＝ FeO42-+3H2，電解質(zhì)溶液選用NaOH溶液。該電解池陽極材料是     (寫化學(xué)式) ；陽極的電極反應(yīng)式為：     。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：填空題

（10分，每空2分）  往一個容積為5L的密閉容器中，通入2molN2和3molH2，在一定條件下,發(fā)生反應(yīng)  N2+3H22NH3，2 min后測得容器中生成了1mol NH3，試求：
（1）2 min時，N2的物質(zhì)的量          ；   （2）2 min時，H2的物質(zhì)的量濃度           ；
（3）2 min時，H2的轉(zhuǎn)化率            ；   （4）2min內(nèi)，N2的平均反應(yīng)速率          ；
（5）N2、H2、NH3的反應(yīng)速率之比                。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：填空題

汽車尾氣中含有CO、NO2等有毒氣體，對汽車加裝尾氣凈化裝置，可使有毒氣體相互反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無毒氣體。汽車尾氣中CO與H2O(g)在一定條件下可以發(fā)生反應(yīng)：
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＜0。820 ℃時在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中，起始時按照下表進(jìn)行投料，達(dá)到平衡狀態(tài)，K＝1.0。

起始物質(zhì)的量
甲
乙
丙
n(H2O)/mol
0.10
0.20
0.20
n(CO)/mol
0.10
0.10
0.20
 
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為                                。
（2）平衡時，甲容器中CO的轉(zhuǎn)化率是       。比較下列容器中CO的轉(zhuǎn)化率：乙       甲；丙       甲(填“>”、“＝”或“<”)。
（3）丙容器中，若要通過改變溫度，使CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，則溫度需要降低才能達(dá)到，則降溫后的平衡常數(shù)K     (填“增大”、“減小”或“不變”)。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：填空題

環(huán)境中常見的重金屬污染物有：汞.鉛.錳.鉻.鎘。處理工業(yè)廢水中含有的和，常用的方法有兩種。
方法1　還原沉淀法該法的工藝流程為
。
其中第①步存在平衡2(黃色)＋2H＋(橙色)＋H2O。
(1)寫出第①步反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式_________________________________。
(2)關(guān)于第①步反應(yīng)，下列說法正確的是________。
A．通過測定溶液的pH可以判斷反應(yīng)是否已達(dá)平衡狀態(tài)
B．該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)
C．強(qiáng)酸性環(huán)境，溶液的顏色為橙色
(3)第②步中，還原0.1 mol ，需要________mol的FeSO4·7H2O。
(4)第③步除生成Cr(OH)3外，還可能生成的沉淀為________。在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)  Cr3＋(aq)＋3OH－(aq)，常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp＝10－32，當(dāng)c(Cr3＋)降至10－5 mol·L－1時，認(rèn)為c(Cr3＋)已經(jīng)完全沉淀，現(xiàn)將第③步溶液的pH調(diào)至4，請通過計(jì)算說明Cr3＋是否沉淀完全(請寫出計(jì)算過程)：______________________________________________。
方法2　電解法
(5)實(shí)驗(yàn)室利用如圖裝置模擬電解法處理含的廢水，電解時陽極反應(yīng)式為________，陰極反應(yīng)式為________，得到的金屬陽離子在陰極區(qū)可沉淀完全，從水的電離平衡角度解釋其原因是________________________。

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同步練習(xí)冊答案