| 转化率、产率 题目答案及解析

稿件来源:高途

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选修四

第二章 化学反应速率和化学平衡

第三节 化学平衡

转化率、产率

氨在国民经济中占有重要地位。

合成氨工业中,合成塔中每产生$\rm 2\ mol\ N{{H}_{3}}$,放出$\rm 92.2\ kJ$热量。

①工业合成氨的热化学方程式是                

②若起始时向容器内放入$\rm 2\ mol\ {{N}_{2}}$$\rm 6\ mol\ {{H}_{2}}$,达平衡后放出的热量为$Q$,则$Q($填少“$\rm \lt $”、“$\rm \lt $”或“$\rm =$$\rm )$                $\rm 184.4\ kJ$

③已知:

$\rm 1\ mol\ N-H$键断裂吸收的能量约等于                $\rm kJ$

[["

${\\rm {{N}_{2}}(g)+3{{H}_{2}}(g)\\rightleftharpoons 2N{{H}_{3}}(g) }\\quad\\Delta H=-92.2\\rm \\ kJ/mol$$\\rm \\lt $$\\rm 391$

"]]

①氮气和氢气在催化剂作用下生成氨气,每产生$\rm 2\ mol\ N{{H}_{3}}$,放出$\rm 92.2\ kJ$热量,则工业合成氨的热化学方程式是${\rm {{N}_{2}}(g)+3{{H}_{2}}(g)\rightleftharpoons 2N{{H}_{3}}(g) }\quad\Delta H=-92.2\rm \ kJ/mol$

②反应为可逆反应,进行不完全,则若起始时向容器内放入$\rm 2\ mol\ {{N}_{2}}$$\rm 6\ mol\ {{H}_{2}}$,达平衡后放出的热量为$Q$,则$Q\lt 184.4\rm \ kJ$

③反应焓变为反应物键能和减去生成物键能和,设$\rm 1\ mol\ N-H$键断裂吸收的能量约等于$ a$,则,${\rm 945.8\ kJ/mol +3\times 436\ kJ/mol}-6a =-92.2 \ \rm kJ/mol$,解得$a=391\rm \ kJ/mol$

工业生产尿素的原理是以$\rm N{{H}_{3}}$$\rm C{{O}_{2}}$为原料合成尿素$\rm \left[ CO{{(N{{H}_{2}})}_{2}} \right]$,反应的化学方程式为$\rm 2N{{H}_{3}}(g)+C{{O}_{2}}(g)\rightleftharpoons CO{{(N{{H}_{2}})}_{2}}(l)+{{H}_{2}}O(l)$,该反应的平衡常数和温度关系如下:

$T/\rm {}^\circ C$$\rm 165$$\rm 175$$\rm 185$$\rm 195$
$K$$\rm 111.9$$\rm 74.1$$\rm 50.6$$\rm 34.8$

①焓变$\Delta H\rm ($填“$\rm \gt $”、“$\rm \lt $”或“$\rm =$$\rm )$                $\rm 0$

②在一定温度和压强下,若原料气中的$\rm N{{H}_{3}}$$\rm C{{O}_{2}}$的物质的量之比$\rm ($氨碳比$)\dfrac{n{\rm (N{{H}_{3}})}}{n{\rm (C{{O}_{2}})}}=x$,下图是氨碳比$(x)$$\rm C{{O}_{2}}$平衡转化率$\rm ( \alpha )$的关系。$\rm \alpha$随着$x$增大而增大的原因是                

③上图中的$\rm B$点处,$\rm N{{H}_{3}}$的平衡转化率为                

[["

$\\rm \\lt $$x$增大说明$\\rm N{{H}_{3}}$的浓度增大,可逆反应$\\rm 2N{{H}_{3}}(g)+C{{O}_{2}}(g)\\rightleftharpoons CO{{(N{{H}_{2}})}_{2}}(l)+{{H}_{2}}O$正向移动,参加反应的$\\rm C{{O}_{2}}$增多,$\\rm C{{O}_{2}}$的平衡转化率增大;$\\rm 32\\%$

"]]

①由图表可知,随着温度升高,平衡常数减小,说明平衡逆向移动,反应为放热反应,焓变$\Delta H\lt 0$

$x$增大说明$\rm N{{H}_{3}}$的浓度增大,可逆反应$\rm 2N{{H}_{3}}(g)+C{{O}_{2}}(g)\rightleftharpoons CO{{(N{{H}_{2}})}_{2}}(l)+{{H}_{2}}O$正向移动,参加反应的$\rm C{{O}_{2}}$增多,$\rm C{{O}_{2}}$的平衡转化率增大。

③上图中的$\rm B$点处,$\rm NH_{3}$$\rm CO_{2}$的物质的量之比为$\rm 4.0$,设氨气、二氧化碳的物质的量分别为$\rm 4\ mol$$\rm 1\ mol$,二氧化碳的转化率为$\rm 64\%$,则反应二氧化碳的物质的量为$\rm 0.64\ mol$,反应氨气的物质的量为$\rm 1.28\ mol$,则$\rm N{{H}_{3}}$的平衡转化率$\rm =\dfrac{1.28\ mol}{4\ mol}\times 100\% =32\%$

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