29.化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的理論研究對化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)有重要的意義。
Ⅰ.氨是一種重要的化工產(chǎn)品,是氮肥工業(yè)、有機(jī)合成工業(yè)以及制造硝酸、銨鹽和純堿等的原料。
(1)在一定溫度下,在固定體積的密閉容器中進(jìn)行可逆反應(yīng):N2+3H2?2NH3 該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是
。
A.3v(H2)正=2v(NH3)逆
B.單位時(shí)間生成m mol N2的同時(shí)消耗3m mol H2
C.容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不再隨時(shí)間而變化
D.混合氣體的密度不再隨時(shí)間而變化
E.a(chǎn) mol N≡N鍵斷裂的同時(shí),有6a mol N-H鍵斷裂
F.N2、H2、NH3的分子數(shù)之比為1:3:2
(2)某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)合成氨的反應(yīng).在容積固定為2L的密閉容器內(nèi)充入1mol N2和3mol H2,加入合適催化劑(體積可以忽略不計(jì))后在一定溫度壓強(qiáng)下開始反應(yīng),并用壓力計(jì)監(jiān)測容器內(nèi)壓強(qiáng)的變化如表:
反應(yīng)時(shí)間/min |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
壓強(qiáng)/MPa |
16.80 |
14.78 |
13.86 |
13.27 |
12.85 |
12.60 |
12.60 |
則從反應(yīng)開始到25min時(shí),以N
2表示的平均反應(yīng)速率=
。
該溫度下平衡常數(shù)K=
。
Ⅱ.甲醇廣泛用于精細(xì)化工、塑料等領(lǐng)域,也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一,深加工后還可作為一種新型清潔燃料。利用合成氣(主要成分為CO、CO
2和H
2)在催化劑的作用下合成甲醇,主要反應(yīng)如下:
①CO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g)△H=-99 kJ?mol
-1②CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)△H=-58 kJ?mol
-1③CO
2(g)+H
2(g)?CO (g)+H
2O(g)△H=+41 kJ?mol
-1(3)圖1中能表示反應(yīng)①的平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線是
。(填a或b)
(4)合成氣的組成
=2.60時(shí)體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率α(CO)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示。圖中的壓強(qiáng)p
1、p
2、p
3由大到小的順序?yàn)?!--BA-->
;α(CO)隨溫度升高而減小,其原因是
。
Ⅲ.丙烯腈(分子式C
3H
3N)作為合成纖維、合成橡膠和合成樹脂的基礎(chǔ)物質(zhì),是一種重要的化工原料。工業(yè)上以氨、丙烯(分子式C
3H
6)、氧氣為原料,在催化劑存在下生成丙烯腈(C
3H
3N)的熱化學(xué)方程式如下:C
3H
6(g)+NH
3(g)+
O
2(g)?C
3H
3N(g)+3H
2O(g)△H=-515 kJ?mol
-1。
(5)對于氣相反應(yīng),用某組分(B)的平衡壓強(qiáng)(p
B)代替物質(zhì)的濃度(c
B )也可以表示平衡常數(shù)(記作
KP),則上述反應(yīng)的K
P=
。該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,其原因是
。
(6)若其他條件不變,在恒容、溫度 時(shí)丙烯腈的物質(zhì)的量與時(shí)間的圖象如圖(a)所示。請補(bǔ)充完成溫度為T2[化學(xué)平衡常數(shù)K(T
1)>K(T
2)]時(shí)丙烯腈的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的示意圖。
(7)圖(b)為在相同壓強(qiáng)下,經(jīng)過相同反應(yīng)時(shí)間測得的丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線,最高產(chǎn)率對應(yīng)溫度為460℃,則高于460℃時(shí),丙烯腈的產(chǎn)率降低可能的原因:①有副反應(yīng)發(fā)生;②
; ③
。