(15分)氨氣是一種重要的化工原料,大量用于制造尿素、純堿、銨態(tài)氮肥以及硝酸,在有機(jī)合成工業(yè)中制合成纖維、塑料、染料等。請回答下列問題:
(1)氨氣是工業(yè)制備硝酸的重要原料,已知下列三個熱化學(xué)方程式:
① N2 (g)+ 3H2
(g)
2NH3 (g) △H1
② 4NH3(g) +5O2
(g)= 4NO(g) +6H2O(l)
△H2
③ N2 (g)+ O2
(g)= 2NO (g) △H
能否應(yīng)用△H1和△H2表示△H?
若能用△H1和△H2表示△H,則寫出△H=
;若不能,說明理由:
。
(2)在相同的溫度下,容積相等的兩個恒容密閉容器(編號分別為a和b)中,一定量的氮?dú)夂蜌錃獍l(fā)生下列可逆反應(yīng):
N2(g)
+ 3H2(g)
2NH3(g) △H=-92.4 kJ/mol
實(shí)驗(yàn)測得反應(yīng)起始時各物質(zhì)的物質(zhì)的量及平衡時放出的熱量如下表:
容器編號
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起始時各物質(zhì)物質(zhì)的量/mol
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平衡時反應(yīng)
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N2
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H2
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NH3
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a
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1
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3
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0
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23.1
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b
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2
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6
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0
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未知(用E表示)
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下列說法正確的是
(填序號)
① 反應(yīng)a和反應(yīng)b的氫氣轉(zhuǎn)化率相同
②利用已知數(shù)據(jù)可以計(jì)算反應(yīng)b的平衡常數(shù)
③利用已知數(shù)據(jù)可以計(jì)算反應(yīng)b放出的能量E
④平衡時a、b兩個反應(yīng)的氨氣體積分?jǐn)?shù)為1:1
(3)溫度為400℃、壓強(qiáng)為30Mpa的情況下,密閉容器中發(fā)生氫氣與氮?dú)獾暮铣砂狈磻?yīng):N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
△H<0 。
氨氣的物質(zhì)的量[n(NH3)]和氫氣的物質(zhì)的量[n(H2)]隨時間變化的關(guān)系如下圖:
![](http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzhx/web/STSource/2012091913121513606119/SYS201209191312578051551747_ST.files/image002.png)
正反應(yīng)速率最大的點(diǎn)是
(選填a、b、c、d中的一個或幾個),氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量[n(N2)]相等的兩點(diǎn)是 (選填a、b、c、d中的兩個);保持其他條件不變,將溫度改為600℃,在上圖中畫出反應(yīng)達(dá)到平衡的過程中氨氣的變化曲線。
(4)工業(yè)合成氨用煤制備原料氣氫氣時,往往排放大量的二氧化碳。實(shí)際工業(yè)生成中可利用二氧化碳聯(lián)合生產(chǎn)二甲醚(CH3OCH3),一定條件下,在容積固定的密閉設(shè)備中發(fā)生反應(yīng):
2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H<0
兩個密閉恒容容器中在溫度均為T且保持不變的情況下進(jìn)行上述反應(yīng),一段時間后測得兩個容器中有關(guān)數(shù)據(jù)及正逆反應(yīng)速率關(guān)系如下表:
容器
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c(CO2)
/mol·L-1
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c(H2)
/mol·L-1
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c(CH3OCH3)
/mol·L-1
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c(H2O)
/mol·L-1
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v (正)和v (逆)比較
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容器I
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1.0×10-2
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1.0×10-2
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1.0×10-4
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1.0×10-4
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v (正)=v (逆)
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容器II
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2.0×10-2
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1.0×10-2
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1.0×10-4
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2.0×10-4
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容器I中的反應(yīng) (選填“是”或“否”)達(dá)到平衡狀態(tài),該反應(yīng)在溫度為T時的平衡常數(shù)K=
。表格內(nèi)的空格處v(正)與v(逆)的大小關(guān)系是
。