(16分) 氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可由SiO2与过量焦炭在1300-1700oC的氮气流中反应制得3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g) Si3N4(s)+6CO(g)
(1)上述反应氧化剂是 ,已知该反应每转移1mole—,放出132.6kJ的热量,该方程式的∆H = 。
(2)能判断该反应(在体积不变的密闭容器中进行)已经达到平衡状态的是( )
A.焦炭的质量不再变化 B.N2和CO速率之比为1:3
C.生成6molCO同时消耗1mol Si3N4 D.混合气体的密度不再变化
(3)下列措施中可以促进平衡右移的是( )
A.升高温度 B.降低压强 C.加入更多的SiO2 D.充入N2
(4)该反应的温度控制在1300-1700oC的原因是 。
(5)某温度下,测得该反应中N2和CO各个时刻的浓度如下,求0—20 min内N2的平均反应速率 ,该温度下,反应的平衡常数K= 。
时间/min |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
N2浓度/mol·L-1 |
4.00 |
3.70 |
3.50 |
3.36 |
3.26 |
3.18 |
3.10 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
CO浓度/mol·L-1 |
0.00 |
0.90 |
1.50 |
1.92 |
2.22 |
2.46 |
2.70 |
|
|
|
在一密闭容器中发生反应N2+3H22NH3。达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应进程的关系如图所示:
回答下列问题:
(1)t1、t2、t3时刻分别改变的一个条件,t1时刻 t3时刻 t4时刻 。
(2)氨的百分含量最高的时间段是 。
(3)如果在t6对刻,从反应体系中分离出部分氨,t7时刻反应达到平衡状态,请在图中画出反应速率的变化情况;
(4)实验室模拟化工生产,在恒容密闭容器中充入一定量N2和H2后,分别在不同实验条件下反应,N2浓度随时间变化如图1。
在实验Ⅲ中改变条件为采用比实验Ⅰ更高的温度,请在图2中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图。
有可逆反应Fe(s)+CO2(g) FeO(s) + CO(g),已知在温度938K时,平衡常数K=1.5,在1173K时,K="2.2" 。
(1)能判断该反应达到平衡状态的依据是 (双选,填序号)。
A.容器内压强不变了 B.c(CO)不变了 C.v正(CO2)=v逆(CO) D.c(CO2)=c(CO)
(2)该反应的正反应是_____________(选填“吸热”、“放热”)反应。
(3)写出该反应的平衡常数表达式______________。若起始时把Fe和CO2放入体积固定的密闭容器中,CO2的起始浓度为2.0mol/L,某温度时达到平衡,此时容器中CO的浓度为1.0 mol/L,则该温度下上述反应的平衡常数K=______________(保留二位有效数字)。
(4)若该反应在体积固定的密闭容器中进行,在一定条件下达到平衡状态,如果改变下列条件,反应混合气体中CO2的物质的量分数如何变化(选填“增大”、“减小”、“不变”)。
①升高温度________________;②再通入CO_________________。
(5)该反应的逆反应速率随时间变化的关系如图:
①从图中看到,反应在t2时达平衡, 在t1时改变了某种条件,改变的条件可能是(填序号)
__ ___。(单选)
A.升温 B.增大CO2浓度
②如果在t3时从混合物中分离出部分CO,t4~ t5时间段反应处于新平衡状态,请在图上画出t3~ t5的V(逆)变化曲线
氨可用于制取氨水、液氮、氮肥(尿素、碳铵等)、硝酸、铵盐、纯碱等,因此被广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维、塑料等行业中,最重要的化工产品之一。
(1)以甲烷为原料可制得合成氨气用的氢气。图1是一定温度、压强下,CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和2 mol H2(g)的能量变化示意图,写出该反应的热化学方程式 (△H用E1、E2、E3表示)。
(2)CO可使合成氨的催化剂中毒而失去活性,因此工业上常用乙酸二氨合铜(I)溶液来吸收原料气体中的CO,反应原理: [Cu(NH3)2CH3COO](l)+ CO(g)+NH3(g)Cu(NH3)3] CH3COO·CO(l) △H<0,吸收后的乙酸铜氨溶液经过适当处理后可再生而恢复其吸收CO的能力,则再生的适宜条件是 (填字母序号)。
A.高温、高压 | B.高温、低压 | C.低温、低压 | D.低温、高压 |
(3)已知N2(g)+ 3H2 2NH3(g)△H=-94.4kJ·mol-1,恒容时,体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图2所示,各时间段最终均达平衡状态。
①在2L容器中发生反应,前20min内,ν(NH3)= ,放出的热量为 。
②25 min时采取的某种措施是 。
③时段III条件下反应的平衡常数为 。(保留3位有数字)
(4)用氨气制取尿素[CO(NH2)]的反应为:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g) △H<0。某温度下,向容器为100mL的密闭容器中通入4 mol NH3和2molCO2,该反应进行到40s时,达到平衡,此时CO2的转化率为50%。图3中的曲线表示在前25s内NH3的浓度随时间的变化。若反应延续至70s,保持其他条件不变的情况下,请在图3中用实线画出使用催化剂后c(NH3)随时间的变化曲线。
选择适宜的材料和试剂设计一个原电池,以便完成下列反应: 2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2。画出原电池的示意图并写出电极反应。
下图是自然界中部分自然现象和人类活动的图片,请分析它们为什么会污染大气?
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