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3.(1)氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一.其合成原理为:
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1.,
在定容2升密闭容器中,使2mol N2和6mol H2混合发生反应,平衡时N2转化率为20%:
当反应达到平衡时,H2的浓度是2.4mol/L
(2)目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇.为探究该反应原理,进行如下实验:在容积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,在500℃下发生发应,
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
实验测得CO2和CH3OH(g)的物质的量(n)随时间变化如图1所示:

从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=0.225mol/(L•min)
500℃达平衡时,CH3OH(g)的体积分数为30%.

分析 (1)使2mol N2和6mol H2混合发生反应,平衡时N2转化率为20%,可知参加反应的氮气为2mol×20%=0.4mol,结合反应可知参加反应的氢气为0.4mol×3=1.2mol,结合c=$\frac{n}{V}$计算达到平衡时H2的浓度;
(2)在容积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,由图可知10min达到平衡时c(CH3OH)=0.75mol/L,则
       CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
开始  1              3                  0                 0
转化 0.75         2.25             0.75            0.75
平衡 0.25          0.75            0.75            0.75
结合v=$\frac{△c}{△t}$、物质的量比等于体积比计算.

解答 解:(1)使2mol N2和6mol H2混合发生反应,平衡时N2转化率为20%,可知参加反应的氮气为2mol×20%=0.4mol,结合反应可知参加反应的氢气为0.4mol×3=1.2mol,则当反应达到平衡时,H2的浓度是$\frac{6mol-1.2mol}{2L}$=2.4mol/L,
故答案为:2.4mol/L;
(2)在容积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,由图可知10min达到平衡时c(CH3OH)=0.75mol/L,则
        CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
开始  1              3                  0                 0
转化 0.75         2.25             0.75            0.75
平衡 0.25          0.75            0.75            0.75
从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=$\frac{2.25mol/L}{10min}$=0.225mol/(L•min),
500℃达平衡时,CH3OH(g)的体积分数为$\frac{0.75}{0.25+0.75+0.75+0.75}$×100%=30%,
故答案为:0.225mol/(L•min);30%.

点评 本题考查化学平衡计算,为高频考点,把握图中浓度的变化、速率及体积分数的计算为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意平衡三段法的应用,题目难度不大.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.某物质只含C、H、O三种元素,其分子模型如图所示,分子中共有12个原子(图中球与球之间的连线代表单键、双键等化学键).
(1)该物质的结构简式为CH2=C(CH3)COOH.
(2)该物质中所含官能团的名称为碳碳双键、羧基.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

1.书写①Fe2(SO4)3 和②NaHCO3的电离方程式:
①Fe2(SO4)3=2Fe3++3SO42-,②NaHCO3═Na++HCO3.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

11.二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料,未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用.
(1)工业上利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)???CH3OH(g)△H=a kJ•mol-1
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=b kJ•mol-1
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=c kJ•mol-1
现在采用新工艺的总反应为3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g),该反应的△H=(2a+b+c)kJ•mol-1,平衡常数表达式K=$\frac{c(C{H}_{3}OC{H}_{3})c(C{O}_{2})}{{c}^{3}(CO){c}^{3}({H}_{2})}$.
(2)增大压强,CH3OCH3的产率增大(填“增大”“减小”或“不变”).
(3)原工艺中反应①和反应②分别在不同的反应器中进行,无反应③发生.新工艺中反应③的发生提高了CH3OCH3的产率,原因是反应③消耗了反应②中的产物H2O,使反应②的化学平衡向正反应方向移动,从而提高CH3OCH3的产率.
(4)为了寻找合适的反应温度,研究者进行了一系列实验,每次实验保持原料气的组成、压强、反应时间等因素不变,实验结果如图.CO转化率随温度变化的规律是温度低于240℃时,CO的转化率随着温度的升高而增大;温度高于240℃时,CO的转化率随着温度的升高而减小,其原因是在较低温时,各反应体系均未达到平衡,CO的转化率主要受反应速率影响,随着温度的升高反应速率增大,CO的转化率也增大;在较高温时,各反应体系均已达到平衡,CO的转化率主要受反应限度影响,随着温度的升高平衡向逆反应方向移动,CO的转化率减小;.

(5)已知反应②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)某温度下的平衡常数为400,此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质CH3OHCH3OCH3H2O
浓度/mol•L-10.640.500.50
①比较此时正、逆反应速率的大小:v(正)>(填“>”“<”或“=”)v(逆).
②若开始只加入CH3OH,经10min后反应达到平衡,平衡时CH3OH的转化率α(CH3OH)=97.5%.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

18.一定条件下,向可变容积的密闭容器中通入N2和H2,发生反应:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0.
达到平衡后,容器的体积为4L,试回答下列问题:
(1)该条件下,反应的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})•{c}^{3}({H}_{2})}$,若降低温度,K值将增大(填“增大”、“减小”或“不变”).
(2)达到平衡后,若其他条件不变,把容器体积缩小一半,平衡将向正反应方向(填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”)移动,平衡常数将不变.
(3)达到平衡后,在恒压条件下,向容器中通入氦气(He),氮气的转化率将减小(填“增大”、“减小”或“不变”)
(4)在三个相同的容器中各充入1molN2和3molH2,在不同条件下分别达到平衡,氨的体积分数ω随时间变化曲线如图所示.下列说法正确的是b(填序号)
a.图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响,且p2>p1
b.图Ⅱ可能是同温同压下,催化剂对反应的影响,催化剂性能1>2
c.图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响,且T1>T2

(5)常压下,把H2和He稀释的N2分别通入一个570℃的电解池装置(如图2),H2和N2可在电极上合成氨,装置中所用的电解质(图中黑细点)能传导H+,则阴极的电极反应为N2+6H++6e-═2NH3.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

8.如表是周期表中的一部分,根据A-K在周期表中的位置,用元素符号或化学式回答.
   族
周期
I AⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0
1A       
2  DE GI
3B C F H 
4JK     
(1)表中元素,化学性质最不活泼的是Ne,只有负价而无正价的是F,氧化性最强的单质是F2,还原性最强的单质是K.
(2)最高价氧化物的水化物碱性最强的是KOH,酸性最强的是HClO4,呈两性的是Al(OH)3.
(3)A分别与D、E、F、G、H形成的化合物中,最稳定的HF,
(4)在这些元素中(除I外),原子半径最大的是K,原子半径最小的是F
(5)D和K组成化合物的电子式,
(6)B的最高价氧化物的水化物和C的最高价氧化物相互反应的离子方程式:Al2O3+2OH-=2AlO2-+2H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

15.下列说法正确的是(  )
①氢氧化铝具有弱碱性,可用于制胃酸中和剂      
②铝罐可久盛食醋
③FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作,该反应是置换反应
④将水蒸气通过灼热的铁粉,出现的现象是粉末变红,说明铁与水在高温下发生反应
⑤明矾能水解生成Al(OH)3胶体,可用作净水剂
⑥Fe与S混合加热生成FeS2
⑦Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生置换反应
⑧氧化铁能与酸反应,因而可利用于制作红色涂料.
A.1个B.2个C.3个D.5个

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

12.化学反应观是化学学科观念之一,下列关于化学变化的叙述错误的是(  )
A.化学变化一定伴随能量变化
B.化学变化一定有化学键的断裂和生成
C.化学变化一定伴随物质的状态变化
D.化学变化一定有新物质生成

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.为了增加汽车轮胎的耐磨性,常在轮胎的橡胶中加入的耐磨物质是(  )
A.黏土B.硫磺粉C.炭黑D.草木灰

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