氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料,合成氨工业因此成为基本无机化工之一。回答下列问题:
23.如何获得廉价的氢气是合成氨工业中的重要课题,目前常用戊烷跟水蒸气反应的方法 获得氢气: C5H12(g)+5H2O(g) 5CO(g)+11H2(g)已知几个反应的能量变化如下图所示,则上述反应的△H=______kJ·mol-1
24.合成氨的反应原理为: 3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)
现有甲、乙、丙3个固定容积为2 L的密闭容器,在相同温度和催化剂条件下,按不同的反应物投入量进行合成氨反应,相关数据如下表所示:
①下列描述不能说明该反应已达到平衡状态的是_______.(填序号);容器内混合气体的密度保持不变 b.3v正(N2)==v逆(H2)c.容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变
②乙容器中的反应在20 min后达到平衡,这段时间内NH3的平均反应速率v(NH3)= _____mol·L-1·min-1,该温度下,反应的平衡常数K=______L2·mol-2(结果保留3位有效数字);③分析上表中的数据,下列关系正确的是________(填序号)。 a.cl>c3 b.wl<w2 c.
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25.在合成氨工业中,为了提高反应物的利用率,除了要提供适宜的温度、压强和使用催化剂外,还要采取的措施是________。
27.Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好pH和Fe2+浓度的废水中加入H2O2,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP,探究有关因素对该降解反应速率的影响。
【实验设计】
控制p-CP的初始浓度相同,恒定实验温度在298K或313K(其余实验条件见下表),设计如下对比实验。
(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
【数据处理】
实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如图。
(2)请根据上图实验①曲线,计算降解反应在50~150s内的反应速率:(p-CP)=____________mol·L-1·s-1
【解释与结论】
(3)实验①、②表明温度升高,降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小,请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因:_____________________。
(4)实验③得出的结论是:pH等于10时,_____________________________。
【思考与交流】
(5)实验时需在不同时间从反应器中取样,并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息,给出一种迅速停止反应的方法:____________________________。
14.1.92g铜投入一定量浓HNO3中,铜完全溶解,生成气体颜色越来越浅,共收集到标准状况下672mL气体。将盛有此气体的容器倒扣在水中,通入标况下一定体积的O2,恰好使气体完全溶于水中,则通入O2的体积( )
2.设NA为阿伏加德罗常数,下列叙述中正确的是( )
c-5a-11b
根据能量变化图可以得出:
C5H12(g)+8O2(g) ==5CO2(g)+6H2O(g) △H= ckJ·mol-1
①H2O(g) ===1/2O2(g)+H2(g) △H= -bkJ·mol-1
②CO2(g) ===1/2O2(g)+CO(g) △H= -akJ·mol-1
③根据盖斯定律,①+②×11+③×5得出 C5H12(g)+5H2O(g) 5CO(g)+11H2 (g)△H=(c-5a-11b) kJ·mol-1 所以答案为:c-5a-11b.
根据能量变化图可以得出:相关的热方程式,然后根据盖斯定律求解;
无
①a ②0.05;5.33 ③ac
①a 气体的体积不变,质量守恒,所以密度始终不变,不能根密度不再变化来判断平衡状态,故a错误; b.当3v正(N2)==v逆(H2)时,说明单位时间内消耗的N2与单位时间内生成的N2量相等,故达到了平衡状态,b正确;c.该反应是一个反应前后气体物质的量发生变化的化学反应,由于反应前后质量守恒,所以容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变,就达到了平衡状态。故答案为a。
②乙容器中的反应在20 min后达到平衡时,消耗的N2为4-2×1.5=1mol,所以这段时间内N2的平均反应速率v(N2)= [1mol/(2L) ]/(20min)=1/40 mol·L-1·min-1,所以v(NH3)=2v(N2) =0.05_mol·L-1·min-1,平衡时c(N2)=1.5 mol·L-1 ,c(H2)=0.5 mol·L-1,c(NH3)=1 mol·L-1,所以该温度下,反应的平衡常数K=c2(NH3)/[c(N2) × c3(H2)]=5.33L2·mol-2,所以答案为:0.05;5.33
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①a 气体的体积不变,质量守恒,所以密度始终不发生变化变;b.当3v正(N2)==v逆(H2)时,说明单位时间内消耗的N2与单位时间内生成的N2量相等;c.该反应是一个反应前后气体物质的量发生变化的化学反应,由于反应前后质量守恒,所以容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变,就达到了平衡状态。
②根据乙容器中的反应在20 min后达到平衡时N2的浓度变化量求解出平均反应速率v(N2),再根据v(NH3)=2v(N2) 求解;根据平衡时c(N2)、c(H2)、c(NH3)求解该温度下反应的平衡常数K=c2(NH3)/[c(N2) × c3(H2)] ; ③a由等效平衡进行判断;b.甲与乙为恒压条件下的等效平衡,然后将容器乙加压,根据乙中平衡移动判断;c.容器体积相同,根据容器中气体质量判断密度大小。
(2)中等效平衡的实质理解不透导致解题错误。
将产物混合气中的氨冷却分离后,剩余气体循环使用
(3)在合成氨工业中,为了提高反应物的利用率,除了要提供适宜的温度、压强和使用催化剂外,还要可以通过将产物混合气中的氨冷却分离后以减小生成物的浓度,使得平衡正向移动,提高反应物的利用率,同时通过剩余气体循环使用提高反应物的利用率,故答案为将产物混合气中的氨冷却分离后,剩余气体循环使用。
为了提高反应物的利用率,除考虑温度、压强和使用催化剂外,还要可以通过将产物混合气中的氨冷却分离后以减小生成物的浓度,使得平衡正向移动,提高反应物的利用率,同时通过剩余气体循环使用提高反应物的利用率。
无