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科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。
(1)合成氨的原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H="-92.4" kJ/mol,该反应的能量变化如图所示。

①在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E2的变化是          (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②将0.3 mol N2和0.5 mol H2充入体积不变的密闭容器中,在一定条件下达到平衡,测得容器内气体压强变为原来的,此时H2的转化率为        (计算出结果);欲提高该容器中H2的转化率,下列措施可行的是          (填选项字母)。

A.向容器中按原比例再充入原料气 B.向容器中再充入一定量H2
C.改变反应的催化剂 D.液化生成物分离出氨

(2)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生反应:
2N2(g)+6H2O(1)  4NH3(g)+3O2(g) H="+1530" kJ/mol
又知:H2O(1)=H2O(g) H="+44.0" kJ/mol
则2N2(g)+6H2O(g)  4NH3(g)+3O2(g) H =      kJ/mol,该反应的化学平衡常数表达式为K=           ,控制其他条件不变,增大压强,K值       (填“增大”、“减小”或“不变”)。

科目 化学   题型 填空题   难度 中等
知识点: 探究温度、压强对化学平衡的影响 探究影响盐类水解平衡的因素
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500℃时,将H2和N2置于一容积为2 L的密闭容器中发生反应。反应过程中H2、N2和NH3物质的量变化如图所示,分析图像完成下列问题:

(1)0~10分钟,N2的平均反应速率为________mol·L-1·min-1,0~10分钟与10~20分钟两个时间段中,N2的反应速率之比为________。反应在第10 min可能改变的条件是________,运用图像信息说明该条件不是升温的原因:________。
(2)计算500℃时,反应N2+3H22NH3的平衡常数K的数值为________。保持温度不变,反应进行至25 min时,抽去0.1 mol氨,此时平衡常数K将________(填“增大”“减小”或“不变”)。保持体积不变,达到新平衡后的正反应的化学反应速率比原平衡状态________(填“大”“小”或“不变”)。
(3)在上图中画出25~40 min时间段内N2的物质的量的变化图像。

由于温室效应和资源短缺等问题,如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用,引起了各界的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),该反应的能量变化如图所示:

(1)上述反应平衡常数K的表达式为________,温度降低,平衡常数K________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)在体积为2 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,测得CO2的物质的量随时间变化如下表所示。从反应开始到5 min末,用氢气浓度变化表示的平均反应速率v(H2)=________。

t/min
0
2
5
10
15
n(CO2)/mol
1
0.75
0.5
0.25
0.25


(3)在相同温度容积不变的条件下,能说明该反应已达平衡状态的是________(填写序号字母)。
a.n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶3∶1∶1
b.容器内压强保持不变
c.H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3∶1
d.容器内的密度保持不变
(4)下列条件能使上述反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是________(填写序号字母)。
a.及时分离出CH3OH气体
b.适当升高温度
c.保持容器的容积不变,再充入1 mol CO2和3 mol H2
d.选择高效的催化剂

甲醇被称为21世纪的新型燃料,工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ,用CH4和H2O为原料来制备甲醇。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100 L),在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……Ⅰ,CH4的转化率与温度、压强的关系如图所示。

①已知100°C时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示的平均反应速率为________。
②图中的p1________p2(填“<”“>”或“=”),100°C时平衡常数为________。
③在其他条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)在压强为0.1 MPa条件下,a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)……Ⅱ。
④该反应的ΔH________0,ΔS________0(填“<”“>”或“=”)。
⑤若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是________。
A.升高温度
B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大
D.再充入1 mol CO和3 mol H2
⑥为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。请在下表空格中填入剩余的实验条件数据。

实验编号
T(°C)
n(CO)/n(H2)
p(MPa)

150
½
0.1

________
________
5

350
________
5

一定温度下,在容积固定的V L密闭容器里加入n mol A、2n mol B,发生反应:A(g)+2B(g)2C(g) ΔH<0,反应达平衡后测得平衡常数为K,此时A的转化率为x。
(1)K和x的关系满足K=________。在保证A浓度不变的情况下,增大容器的体积,平衡________(填字母)。
A.向正反应方向移动
B.向逆反应方向移动
C.不移动
(2)若该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示:

①可见反应在t1、t3、t7时都达到了平衡,而t2、t8时都改变了一种条件,试判断改变的是什么条件:
t2时________________;
t8时________________;
②t2时平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动;
③若t4时降压,t5时达到平衡,t6时增大反应物的浓度,请在图中画出t4~t6时逆反应速率与时间的关系线。

在一个体积为1 L的密闭容器中发生某化学反应:2A(g)B(g)+C(g),在三种不同条件下进行,其中实验Ⅰ、Ⅱ都在800°C,实验Ⅲ在850°C,B、C的起始浓度都为0,反应物A的浓度(mol·L-1)随时间(min)的变化如图所示。

试回答下列问题:
(1)在实验Ⅰ中,反应在20~40 min内A的平均反应速率为________mol·L-1·min-1。实验Ⅱ和实验Ⅰ相比,可能隐含的反应条件是________________。
(2)该反应的ΔH________0,其判断理由是________。
(3)实验Ⅰ第40 min末,若降低反应温度,达到新的平衡后,A的浓度不可能为________(填序号)。
A.0.35 mol·L-1 B.0.4 mol·L-1 C.0.7 mol·L-1 D.0.8 mol·L-1
(4)若反应在800°C进行,在该1 L的密闭容器中加入1 mol A、0.2 mol He,达到平衡时A的转化率应________。
A.等于86% B.等于50%
C.小于50% D.介于50%~86%之间

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