题目内容

（11分）氨在国民经济中占有重要的地位，2008年，我国氨产量接近500万吨。下图是合成氨的简要流程。

   （1）天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气。下表是某合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗。

原料[

天然气

重油

煤

相对投资费用

1.0

1.5

2.0

能量消耗/J·t—1

28109

38109

48109

①依据上表信息，你认为采用         为原料最好。

②请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式：                          。

③已知C（s）、CO（g）和H2（g）完全燃烧的热化学方程式分别为：

C（s）+O2（g）===CO2（g）       △H=-394kJ·mol—1； 

2CO（g）+O2（g）===2CO2（g）△H=-566kJ·mol—1；

2H2（g）+O2（g）===2H2O（g） △H=-484 kJ·mol—1；

试写出由C与水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式              。

（2）下表是在某种催化剂作用下用体积比为1：3的氮、氢混合气反应应达到平衡时的一些实验数据。

①依据表中数据判断，合成氨反应N2+3H2NH3的△H       0（填“＞”、“＜”或“无法判断”，请简要说明理由                      ；

②该反应的化学平衡常数表达式为                  。

③在300℃、10MPa下，合成氨反应达到平衡时，混合气体的体积是反应开始时的          倍。

 

【答案】

（11分）

（1）①天然气（1分）   ②CH4 + H2O  CO + 3H2（2分）

③  C（s）+ H2O（g）= CO（g） + H2（g） △H =131kJ•mol-1   （2分）

（2）① <（1分）    相同条件下，升高温度， NH3含量减小，平衡左移，         逆反应吸热，正反应放热；（2分）

 ②（1分）      ③  0．658或  （2分）

【解析】（1）①相同的能量消耗，天然气的费用最低。

③由下面两反应：

C（s）+O2（g）===CO2（g）    △H=-394kJ·mol—1； 

2CO（g）+O2（g）===2CO2（g）△H=-566kJ·mol—1；

可求得：C（s）+1/2O2（g）===CO（g）       △H=-111kJ·mol—1

结合：2H2（g）+O2（g）===2H2O（g） △H=-484 kJ·mol—1

可推出：C（s）+ H2O（g）= CO（g） + H2（g） △H =131kJ•mol-1

（2）③   N2   +   3H2  NH3

初始：    1        3          0

△n:       a        3a         2a

平衡n:    1—a    3—3a       2a

由题意，结合表中数据可知：，解出a=13/19

则：

 

练习册系列答案
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氨在国民经济中占有重要的地位，请参与下列探究
（1）已知在400℃时，2NH3（g）?N2 （g）+3H2（g） （△H＞0）的平衡常数K=2，
①400℃时，N2 （g）+3H2（g）?2NH3（g）的K=
0.5
0.5
（填数值）．
②400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应V（NH3）正
=
=
V（NH3）逆（填：＞、＜、=、不能确定）．
（2）已知：H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O（l）△H=-285.8kJ?mol-1…①
O2(g)+
1
2
N2(g)=NO2（g）△H=+33.9kJ?mol-1…②
3
2
H2(g)+
1
2
N2(g)=NH3（g）△H=-46.0kJ?mol-1…③
H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ?mol-1…④
则表示NH3燃烧热的热化学方程式为
NH3（g）+
3
4
O2（g）=
1
2
N2（g）+
3
2
H2O（l）；△H=-382.7kJ/mol
NH3（g）+
3
4
O2（g）=
1
2
N2（g）+
3
2
H2O（l）；△H=-382.7kJ/mol
．
氨在国民经济中占有重要的地位，2008年，我国氨产量接近500万吨．下图是合成氨的简要流程．

（1）下表是空气中部分气体的沸点．将空气液化加热分馏，依据下表数据判断，最先气化得到的气体是
氦气
氦气
．
气体名称 氨气 氧气 氦气 氖气 氩气 氪气 氚气
沸点/℃ -196 -183 -269 -264 -186 -153 -108
（2）天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气．下表是某合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗．
原料 天然气 重油 煤
相对投资费用 1.0 1.5 2.0
能量消耗/J?t-1 28×109 38×109 48×109
①依据上表信息，你认为采用
天然气
天然气
为原料最好．
②请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式：
CH4+H2O
 催化剂 
.
高温
CO+3H2
CH4+H2O
 催化剂 
.
高温
CO+3H2
．
③已知C（s）、CO（g）和H2（g）完全燃烧的热化学方程式分别为：
C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-394kJ?mol-1；
2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566kJ?mol-1；
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-484kJ?mol-1；
试写出由C于水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式
C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131kJ?mol-1
C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131kJ?mol-1
．
（3）下表是在某种催化剂作用下用体积比为1：3的氮、氢混合气反应应达到平衡时的一些实验数据．
NH3含量%
压强/MPa


温度/℃		 0.1 10 20 30 60 100
200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8
300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8
500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
①依据表中数据判断，合成氨反应N2+3H22NH3的△H
＜
＜
（填“＞”、“＜”或“无法判断”）0，请简要说明理由
相同条件下，升高温度，NH3含量减小，平衡左移，逆反应吸热，正反应放热
相同条件下，升高温度，NH3含量减小，平衡左移，逆反应吸热，正反应放热
；
②该反应的化学平衡常数表达式为
c2(NH3)
c(N2)?c3(H2)
c2(NH3)
c(N2)?c3(H2)
．
③在300℃、10MPa下，合成氨反应达到平衡时，混合气体的体积是反应开始时的
0.66
0.66
倍．
氨在国民经济中占有重要的地位，请参与下列探究．
（1）生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气．C（s）+H2O（g）?H2（g）+CO（g）△H=+131.3kJ/mol，△S=+133.7J/K
该反应在低温下能否自发
 
（填：能或否）．
（2）已知在400℃时，N2 （g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0   的K1=0.5，
①2NH3（g）?N2 （g）+3H2（g）的K2=
 
（填数值）．
②400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应V（N2）正
 
V（N2）逆（填：＞、＜、=、不能确定）．
（3）已知反应：CO（g）+2H2（g）?CH3OH （g）△H＜0
a．该反应在一定条件下达到平衡后，在保证H2浓度不变的情况下，增大容器的体积，试根据平衡常数，判断平衡
 

A．向正反应方向移动  B．向逆反应方向移动   C．不移动
b．若该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示：
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t2时的平衡常数K与t1时的相比可能
 
（填字母代号）
A．增大    B．减小  C．不变．
氨在国民经济中占有重要的地位，请参与下列探究．
（1）生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气．
C（s）+H2O（g）?H2（g）+CO（g）△H=+131.3kJ，△S=+133.7J/K
该反应在低温下能否自发
 
（填：能或否）．
（2）已知在400℃时，N2 （g）+3H2（g）?2NH3（g）的K=0.5，
①2NH3（g）?N2 （g）+3H2（g）的K=
 
（填数值）．
②400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应V（N2）正
 
V（N2）逆（填：＞、＜、=、不能确定）
（3）在三个相同容器中各充入1molN2和3molH2，在某一不同条件下反应并达到平衡，氨的体积分数随时间变化曲线如图．下列说法正确的是
 
（填序号）．
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A．图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且P2＞P1
B．图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响，且P1＞P2
C．图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响，且T1＞T2
D．图Ⅱ可能是同温同压下，催化剂性能，1＞2．

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