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7.770K下,将a mol N2与10mol H2的混合气体通入一个固定容积为1L的密闭容器中,发生如下反应:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g).
(1)某时刻t时,nt(N2)=1.6mol,nt(NH3)=0.8mol,则 a=2.
(2)反应达平衡时,混合气体中NH3体积分数为25%.平衡时NH3的物质的量=2.4mol.
(3)770K下,向另外一个固定容积为1L的密闭容器中加入0.5mol N2、5.5mol H2、3molNH3,平衡后混合气体中NH3体积分数也为25%.
(4)在某一温度,反应达到平衡后H2的浓度ct范围为10mol/L>ct>4mol/L.

分析 (1)770K下,将a mol N2与10mol H2的混合气体通入一个固定容积为1L的密闭容器中,时刻t时,nt(N2)=1.6mol,nt(NH3)=0.8mol,则:
           N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
起始(mol):a      10        0
转化(mol):0.4    1.2       0.8
t时刻(mol):a-0.4 8.8       0.8
再根据平衡时氮气物质的量计算a;
(2)设平衡时氨气物质的量为xmol,平衡常数平衡时各组分物质的量,利用氨气的体积分数列方程计算;
(3)改变起始投料量,平衡时氨气体积分数不变,与原平衡为等效平衡,恒温恒容下,按化学计量数转化到方程式一边满足同种物质投料量相等;
(4)氢气不转化时,浓度为极大值,根据完全转化确定氢气浓度极小值.

解答 解:(1)770K下,将a mol N2与10mol H2的混合气体通入一个固定容积为1L的密闭容器中,时刻t时,nt(N2)=1.6mol,nt(NH3)=0.8mol,则:
           N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
起始(mol):a      10       0
转化(mol):0.4    1.2      0.8
t时刻(mol):a-0.4 8.8      0.8
则a-0.4=1.6,故a=2,
故答案为:2;
(2)设平衡时氨气物质的量为xmol,则:
           N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
起始(mol):2       10        0
转化(mol):0.5x    1.5x      x
t时刻(mol):2-0.5x  10-1.5x   x
达平衡时,混合气体中NH3体积分数为25%,则$\frac{x}{12-x}$=25%,解得x=2.4,
故答案为:2.4;
(3)改变起始投料量,平衡时氨气体积分数不变,与原平衡为等效平衡,恒温恒容下,按化学计量数转化到方程式一边满足同种物质投料量相等,则:
n(N2)+3mol×$\frac{1}{2}$=2mol,n(H2)+3mol×$\frac{3}{2}$=10mol,
解得:n(N2)=0.5mol,n(H2)=5.5mol,
故答案为:0.5;5.5;
(4)氢气不转化时,浓度为极大值,则ct<10mol/L,氮气完全转化时,氢气有剩余,产生氢气浓度达极小值,故极小值为10mol/L-$\frac{10mol-2mol×3}{1L}$=4mol/L,故10mol/L>ct>4mol/L,
故答案为:10mol/L>ct>4mol/L.

点评 本题考查化学平衡计算,注意三段式在化学平衡计算中应用,(3)中关键是对等效平衡规律的理解,(4)之间注意利用极值法进行解答.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

10.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是(  )
A.已知2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-483.6 kJ•mol-1,则2molH2(g)和1molO2(g)所含有的总能量比2molH2O(l)所含有的总能量少483.6kJ
B.已知2C(s)+2O2(g)═2CO2(g)△H1;2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H2,则△H1>△H2
C.已知C(石墨,s)=C(金刚石,s)△H>0,则金刚石比石墨稳定
D.热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,可以是分数

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

11.25℃时,现有浓度为0.1mol•L-1的下列溶液:
①硫酸、②醋酸、③氢氧化钠、④氯化铵、⑤醋酸铵、⑥硫酸氢铵、⑦氨水,请回答下列问题:
(1)以上溶液pH由大到小的顺序是(填序号)C
A.①>②>⑤>④>⑥>⑦>③B.①>⑥>②>④>⑤>⑦>③
C.③>⑦>⑤>④>②>⑥>①C.③>⑦>⑤>④>⑥>②>①
(2)②、③等体积混合,混合溶液显碱性(填“酸”“碱”或“中”)性,原因:CH3COO-+H2O?CH3COOH+OH-(用离子方程式表示);②、③等体积混合,pH=8,求出混合液的精确计算结果:c(Na+)-c(CH3COO-)=9.9×
10-7mol•L-1;
(3)④由水电离出c(H+)>③中由水电离出c(H+);(选填“>”、“<”、或“=”)
(4)④、⑤、⑥、⑦四种溶液中NH4+浓度由大到小的顺序是(填序号)⑥④⑤⑦
(5)将②和③按体积比2:1混合后,溶液离子浓度由大到小的顺序是c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
(6)已知t℃时,Kw=1×10-13,则t℃>25℃(填“>”、“<”、或“=”).在t℃时将pH=11的NaOH溶液aL与pH=1的H2SO4溶液bL混合(忽略混合后溶液体积的变化),若所得混合溶液的pH=2,则a:b=9:2.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

8.下列离子方程式书写不正确的是(  )
A.SiO2与烧碱溶液作用:SiO2+2OH-═SiO32-+H2O
B.向烧碱溶液中通入足量CO2:CO2+OH-═HCO3-
C.晶体硅与烧碱溶液作用:Si+2OH-+H2O═SiO32-+2H2↑
D.CaCO3溶于稀硝酸中:CO32-+2H+═CO2↑+H2O

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.t℃时,将2molSO2和1molO2通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中,发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),120s时反应达到化学平衡,此时测得反应物O2还剩余0.2mol,请填写下列空白:
(1)从反应开始到达化学平衡,生成SO3的平均反应速率为0.4mol/L•min;平衡时SO2转化率为80%.
(2)工业生产中,往往采用过量的氧气,从平衡角度分析采用过量O2的目的是提高二氧化硫的转化率;
(3)下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是(填标号,下同)ABE.
A.容器内压强不再发生变化
B.SO2的体积分数不再发生变化
C.容器内气体原子总数不再发生变化
D.相同时间内消耗2nmolSO2的同时消耗nmolO2
E.相同时间内消耗2nmolSO2的同时生成nmolO2
(4)反应达到化学平衡后,以下操作将引起平衡向正反方向移动并能提高SO2转化率的是AD.
A.向容器中通入少量O2
B.向容器中通入少量SO2
C.使用催化剂
D.降低温度
E.向容器中通入少量氦气(已知:氦气和SO2、O2、SO3都不发生反应)
(5)已知:K(300℃)>K(350℃),该反应是放热反应.若反应温度升高,SO2的转化率减小 (填“增大”、“减小”或“不变”).
(6)某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如图所示.平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)=K(B)(填“>”、“<”或“=”,下同).

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.将6mol H2和3mol CO充入容积为0.5L的密闭容器中,进行反应:2H2(g)+CO(g)$→_{△}^{催化剂}$CH3OH(g)
6s时反应达到平衡,此时容器内压强为开始时的0.6倍,则H2的平均反应速率为1.2mol•L-1•s-1,CO的转化率为60%.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

19.硝酸是一种重要的化工原料,工业上生产硝酸的主要过程如下:
(1)以N2和H2为原料合成氨气.反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0
①下列措施可以提高H2的转化率是(填选项序号)bc.
a.选择适当的催化剂   b.增大压强  c.及时分离生成的NH3   d.升高温度
②一定温度下,在密闭容器中充入1molN2和3molH2发生反应.若容器容积恒定,达到平衡状态时,容器内的压强是原来的$\frac{15}{16}$,则N2的转化率a1=12.5%;
若容器压强恒定,达到平衡状态时,N2的转化率为a2,则a2>a1(填“>”、“<”或“=”).
(2)以氨气、空气为主要原料制硝酸.
①NH3被氧气催化氧化生成NO的反应的化学方程式是4NH3+5O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H2O.
②在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)△H>0
该反应的反应速率(v)随时间(t)变化的关系如图所示.若t2、t4时刻只改变一个条件,下列说法正确的是(填选项序号)ad.

a.在t1~t2时,可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态
b.在t2时,采取的措施一定是升高温度
c.在t3~t4时,可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态
d.在t0~t5时,容器内NO2的体积分数在t3时值的最大
③向容积相同、温度分别为T1和T2的两个密闭容器中分别充入等量NO2发生反应:
2NO2 (g)?N2O4(g)△H<0.恒温恒容下反应相同时间后,分别测定体系中NO2的百分含量分别为a1,a2.已知T1<T2,则a1Da2
A.大于      B.小于     C.等于      D.以上都有可能
(3)硝酸厂常用如下2种方法处理尾气.
①催化还原法:催化剂存在时用H2将NO2还原为N2.
已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.5kJ/mol
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+133kJ/mol
则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式是4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1100kJ/mol.
②碱液吸收法:用Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2
若每9.2gNO2和Na2CO3溶液反应时转移电子数为0.1mol,则反应的离子方程式是2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2 .

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.一定条件下铁可以和CO2发生反应:Fe(s)+CO2(g)?FeO(s)+CO(g),已知该反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图甲所示:

(1)该反应的平衡常数表达式K=$\frac{c(CO)}{c(C{O}_{2})}$.
(2)一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图乙所示.8分钟内,CO的平均反应速率v(CO)=0.0625mol/(L•min).
(3)下列措施中能使平衡时$\frac{c(CO)}{c(C{O}_{2})}$增大的是A(填序号).
A.升高温度                   B.增大压强
C.充入一定量CO               D.再加入一些铁粉
(4)铁的重要化合物高铁酸钠是一种新型饮用水消毒剂,具有氧化能力强、安全性好等优点.
①高铁酸钠生产方法之一是电解法,其原理为Fe+2NaOH+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Na2FeO4+3H2↑,则电解时阳极的电极反应式是Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O.
②高铁酸钠生产方法之二是在强碱性介质中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高铁酸钠、氯化钠和水,该反应的离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

17.NA为阿伏伽德罗常数,下列物质所含分子数最少的是(  )
A.标准状况下4.48L的二氧化碳
B.3.2g氧气(氧气的摩尔质量为32g.mol-1)
C.含0.4NA个分子的氢气
D.0.5mol氮气

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