题目
反应速率和化学反应的限度是化学反应原理的重要组成部分.(1)探究反应条件对0.10mol/LNa_(2)S_(2)O_(3)溶液与0.10mol/L稀H_(2)SO_(4)反应速率的影响.反应方程式为:Na_(2)S_(2)O_(3)+H_(2)SO_(4)=Na_(2)SO_(4)+Sdownarrow +SO_(2)uparrow +H_(2)O.设计测定结果如下:编号反应温度/^circmathrm(C)Na_(2)S_(2)O_(3)溶液/mL水/mLH_(2)SO_(4)溶液/mL乙①2510.0010.0x②255.0a10.0y③4010.0010.0z若上述实验①②是探究Na_(2)S_(2)O_(3)的浓度对化学反应速率的影响,则a为______,乙是实验需要测量的物理量,则表格中"乙"为______,x、y、z的大小关系是______.(2)氨气具有广泛的用途,工业上合成氨的反应是N_(2)+3H_(2)leftharpoons 2NH_(3)已知:化学键H---HNequiv NN---H键能kJ/mol(断开1mol化学键所需要的能量)436945391则合成氨的热化学方程式是______.①一定温度下,在一个容积固定的密闭容器中若反应起始时N_(2)、H_(2)、NH_(3)的浓度分别为0.1mol/L、3mol/L、0.1mol/L,达到平衡时NH_(3)浓度c(NH_(3))的取值范围是______.(3)已知373K时,该可逆反应平衡常数为K=0.10,若某时刻时,测得c(N_(2))=1molcdot L^-1,c(H_(2))=3molcdot L^-1,c(NH_(3))=2molcdot L^-1.此刻可逆反应______(填字母).A.向正方向进行B.向逆方向进行C.处于平衡状态(4)在固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:N_(2)(g)+3H_(2)(g)leftharpoons 2NH_(3)(g) Delta H lt 0.已知平衡常数K与温度T的关系如表:T/^circmathrm(C)400300平衡常数KK_(1)K_(2)①试判断K_(1)______K_(2)(填写" gt ""="或" lt ")②合成氨在农业和国防中有很重要的意义,在实际工业生产中,常采用下列措施,其中可以用勒夏特列原理解释的是______(填字母).A.采用较高温度(400sim 500^circmathrm(C))B.将生成的氨液化并及时从体系中分离出来C.用铁触媒加快化学反应速率D.采用较高压强(20sim 50MPa)
反应速率和化学反应的限度是化学反应原理的重要组成部分.
$(1)$探究反应条件对$0.10mol/LNa_{2}S_{2}O_{3}$溶液与$0.10mol/L$稀$H_{2}SO_{4}$反应速率的影响.反应方程式为:$Na_{2}S_{2}O_{3}+H_{2}SO_{4}=Na_{2}SO_{4}+S\downarrow +SO_{2}\uparrow +H_{2}O$.设计测定结果如下:
若上述实验①②是探究$Na_{2}S_{2}O_{3}$的浓度对化学反应速率的影响,则$a$为______,乙是实验需要测量的物理量,则表格中"乙"为______,$x$、$y$、$z$的大小关系是______.
$(2)$氨气具有广泛的用途,工业上合成氨的反应是$N_{2}+3H_{2}\rightleftharpoons 2NH_{3}$已知:
则合成氨的热化学方程式是______.
①一定温度下,在一个容积固定的密闭容器中若反应起始时$N_{2}$、$H_{2}$、$NH_{3}$的浓度分别为$0.1mol/L$、$3mol/L$、$0.1mol/L$,达到平衡时$NH_{3}$浓度$c(NH_{3})$的取值范围是______.
$(3)$已知$373K$时,该可逆反应平衡常数为$K=0.10$,若某时刻时,测得$c(N_{2})=1mol\cdot L^{-1}$,$c(H_{2})=3mol\cdot L^{-1}$,$c(NH_{3})=2mol\cdot L^{-1}$.此刻可逆反应______$(填字母)$.
$A$.向正方向进行
$B$.向逆方向进行
$C$.处于平衡状态
$(4)$在固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:$N_{2}(g)+3H_{2}(g)\rightleftharpoons 2NH_{3}(g) \Delta H \lt 0$.已知平衡常数$K$与温度$T$的关系如表:
①试判断$K_{1}$______$K_{2}($填写"$ \gt $""$=$"或"$ \lt ")$
②合成氨在农业和国防中有很重要的意义,在实际工业生产中,常采用下列措施,其中可以用勒夏特列原理解释的是______$(填字母)$.
$A$.采用较高温度$\left(400\sim 500^{\circ}\mathrm{C}\right)$
$B$.将生成的氨液化并及时从体系中分离出来
$C$.用铁触媒加快化学反应速率
$D$.采用较高压强$\left(20\sim 50MPa\right)$
$(1)$探究反应条件对$0.10mol/LNa_{2}S_{2}O_{3}$溶液与$0.10mol/L$稀$H_{2}SO_{4}$反应速率的影响.反应方程式为:$Na_{2}S_{2}O_{3}+H_{2}SO_{4}=Na_{2}SO_{4}+S\downarrow +SO_{2}\uparrow +H_{2}O$.设计测定结果如下:
| 编号 | 反应温度$/^{\circ}\mathrm{C}$ | $Na_{2}S_{2}O_{3}$溶液$/mL$ | 水$/mL$ | $H_{2}SO_{4}$溶液$/mL$ | 乙 |
| ① | $25$ | $10.0$ | $0$ | $10.0$ | $x$ |
| ② | $25$ | $5.0$ | $a$ | $10.0$ | $y$ |
| ③ | $40$ | $10.0$ | $0$ | $10.0$ | $z$ |
$(2)$氨气具有广泛的用途,工业上合成氨的反应是$N_{2}+3H_{2}\rightleftharpoons 2NH_{3}$已知:
| 化学键 | $H---H$ | $N\equiv N$ | $N---H$ |
| 键能$kJ/mol($断开$1mol$化学键所需要的能量) | $436$ | $945$ | $391$ |
①一定温度下,在一个容积固定的密闭容器中若反应起始时$N_{2}$、$H_{2}$、$NH_{3}$的浓度分别为$0.1mol/L$、$3mol/L$、$0.1mol/L$,达到平衡时$NH_{3}$浓度$c(NH_{3})$的取值范围是______.
$(3)$已知$373K$时,该可逆反应平衡常数为$K=0.10$,若某时刻时,测得$c(N_{2})=1mol\cdot L^{-1}$,$c(H_{2})=3mol\cdot L^{-1}$,$c(NH_{3})=2mol\cdot L^{-1}$.此刻可逆反应______$(填字母)$.
$A$.向正方向进行
$B$.向逆方向进行
$C$.处于平衡状态
$(4)$在固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:$N_{2}(g)+3H_{2}(g)\rightleftharpoons 2NH_{3}(g) \Delta H \lt 0$.已知平衡常数$K$与温度$T$的关系如表:
| $T/^{\circ}\mathrm{C}$ | $400$ | $300$ |
| 平衡常数$K$ | $K_{1}$ | $K_{2}$ |
②合成氨在农业和国防中有很重要的意义,在实际工业生产中,常采用下列措施,其中可以用勒夏特列原理解释的是______$(填字母)$.
$A$.采用较高温度$\left(400\sim 500^{\circ}\mathrm{C}\right)$
$B$.将生成的氨液化并及时从体系中分离出来
$C$.用铁触媒加快化学反应速率
$D$.采用较高压强$\left(20\sim 50MPa\right)$
题目解答
答案
【答案】
(1)若上述实验①②是探究$Na_{2}S_{2}O_{3}$的浓度对化学反应速率的影响，则对比实验时，其余条件均相同，只有混合溶液中$Na_{2}S_{2}O_{3}$的浓度不同，由①知，溶液体积为$20.0mL$，则$a$为$5$；该$Na_{2}S_{2}O_{3}+H_{2}SO_{4}=Na_{2}SO_{4}+S\downarrow +SO_{2}\uparrow +H_{2}O$中，比较明显的现象是容易变浑浊，所以可以通过溶液变浑浊的时间的长短来表示反应速率的快慢，则实验中需测溶液变浑浊所需时间，则表格中“乙”为溶液变浑浊所需时间；其余条件相同，反应物浓度越大，反应速率越快，反应所需的时间越短，则由实验①②知：$y \gt x$；其他条件相同时，反应温度越高，反应速率越快，反应所需的时间越短，则由实验①③知：$x \gt z$，故$x$、$y$、$z$的大小关系是$y \gt x \gt z$，故答案为：$5$；溶液变浑浊所需时间；$y \gt x \gt z$；
$(2)$①通过键能计算焓变，$\Delta H=$反应物总键能$-$生成物总键能；则合成氨的热化学方程式是$N_{2}(g)+3H_{2}(g)\rightleftharpoons 2NH_{3}(g)\triangle H=\left(945+3\times 436-6\times 391\right)kJ/mol=-93kJ/mol$，
故答案为：$N_{2}(g)+3H_{2}(g)\rightleftharpoons 2NH_{3}(g)\triangle H=-93kJ/mol$；
②一定温度下，在一个容积固定的密闭容器中若反应起始时$N_{2}$、$H_{2}$、$NH_{3}$的浓度分别为$0.1mol/L$、$3 mol/L$、$0.1 mol/L$，若从正反应建立平衡，则消耗氮气$0.1mol/L$可生成$0.2mol/L$的氨气，氨气浓度为$0.3mol/L$；若从逆反应建立平衡，则消耗$0.1mol/L$的氨气，氨气浓度为$0L$，由于该反应是可逆反应，则达到平衡时$NH_{3}$浓度$c(NH_{3})$的取值范围是$0\sim 0.3 mol/L$，
故答案为：$0\sim 0.3 mol/L$；
$(3)$已知$373K$时，该可逆反应平衡常数为$K=0.10$，若某时刻时，测得$c(N_{2})=1mol/L$，$c(H_{2})=3mol/L$，$c(NH_{3})=2mol/L$，得$Q_{c}=\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2}){c}^{3}({H}_{2})}=\frac{{2}^{2}}{{1}^{3}×3}=\frac{4}{3}$，此刻可逆反应向逆方向进行，
故答案为：$B$；
$(4)$①温度升高，平衡向吸热方向移动，$N_{2}(g)+3H_{2}(g)\rightleftharpoons 2NH_{3}(g)\triangle H \lt 0$，则升温时平衡左移，平衡常数减小，故可判断：$K_{1} \lt K_{2}$，
故答案为：$ \lt $；
②$A$.温度升高，平衡向吸热方向移动，$N_{2}(g)+3H_{2}(g)\rightleftharpoons 2NH_{3}(g)\triangle H \lt 0$，则升温时平衡左移，采用较高温度$\left(400\sim 500^{\circ}\mathrm{C}\right)$不利于氨的合成，不能用勒夏特列原理解释，故$A$错误；
$B$.减小生成物浓度，平衡右移，将生成的氨液化并及时从体系中分离出来，平衡右移，利于氨的合成，能用勒夏特列原理解释，故$B$正确；
$C$.用铁触媒加快化学反应速率、但不影响平衡，不能用勒夏特列原理解释，故$C$错误；
$D$.增压，平衡朝着气体分子总数减小的方向移动，采用较高压强$\left(20\sim 50MPa\right)$，利于氨的合成，能用勒夏特列原理解释，故$D$正确；
故答案为：$BD$。