摘要：3．合成氨速率分析 ① ② 有利于提高化学反应速率 ③ ④ 选择合成氨条件时.不能片面地追求高转化率或高反应速率.而应该寻找以较高的反应速率获得适当的平衡转化率的条件.此外还要考虑原料的价格.未转化合成气的循环使用.反应热的综合利用等问题. 作催化剂 温度在 K左右
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合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径，对化学工业技术也产生了重大影响．合成氨反应的化学方程式为：N2（g）+3H2（g）
3NH3（g）△H=-92.2kJ/mol．合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到，H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得．我国合成氨工业目前的生产条件为：催化剂-铁触媒，温度-400～500℃，压强-30～50MPa．
回答下列问题：
（1）合成氨工业中原料气压缩到30～50MPa的原因是
（2）500℃、50MPa时，在容积为VL的容器中加入n mol N2、3n mol H2，反应达平衡后测得平衡常数为K，此时N2的转化率为x．则K和x的关系满足K=
．
（3）甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）．部分物质的燃烧热数据如下表：
已知1mol H2O（g）转变为1mol H2O（l）时放出44.0kJ热量．写出CH4和H2O在高温下反应的热化学方程式
（4）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl-NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池．请写出该电池的正极反应式
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3NH3（g）△H=-92.2kJ/mol．合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到，H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得．我国合成氨工业目前的生产条件为：催化剂-铁触媒，温度-400～500℃，压强-30～50MPa．回答下列问题：
（1）合成氨工业中原料气压缩到30～50MPa的原因是
加压有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率
加压有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率
．从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，实际生产中采用400～500℃的高温，原因之一是考虑到催化剂的催化活性，原因之二是增加反应速率，缩短达到平衡的时间
增加反应速率，缩短达到平衡的时间
．（2）500℃、50MPa时，在容积为VL的容器中加入n mol N2、3n mol H2，反应达平衡后测得平衡常数为K，此时N2的转化率为x．则K和x的关系满足K=
| 4xV2 |
| 27n2(1-x)4 |
| 4xV2 |
| 27n2(1-x)4 |
（3）甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）．部分物质的燃烧热数据如下表：
| 物 质 | 燃烧热（kJ?mol-1） |
| H2（g） | -285.8 |
| CO（g） | -283.0 |
| CH4（g） | -890.3 |
CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.1kJ?mol-1
CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.1kJ?mol-1
．（4）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl-NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池．请写出该电池的正极反应式
N2+6e-+8H+=2NH4+
N2+6e-+8H+=2NH4+
．合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径，对化学工业技术也产生了重大影响．合成氨反应的化学方程式为：N2（g）+3H2（g）?3NH3（g），△H=-92.2kJ/mol．合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到，H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得．我国合成氨工业目前的生产条件为：催化剂-铁触媒，温度-400～500℃，压强-30～50MPa．回答下列问题：
（1）合成氨工业中原料气压缩到30～50MPa的原因是
（2）500℃、50MPa时，在容积为VL的容器中加入n mol N2、3n mol H2，反应达平衡后测得平衡常数为K1，此时N2的转化率为x．则K和x的关系满足K=
．若温度为400℃，平衡常数为K2，则K1
（3）甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）．部分物质的燃烧热数据如下表：
已知1mol H2O（g）转变为1mol H2O（l）时放出44.0kJ热量．
①写出CO燃烧的热化学方程式
②2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=
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（1）合成氨工业中原料气压缩到30～50MPa的原因是
加压有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率
加压有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率
．从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，实际生产中采用400～500℃的高温，原因之一是考虑到催化剂的催化活性，原因之二是增加反应速率，缩短达到平衡的时间
增加反应速率，缩短达到平衡的时间
．（2）500℃、50MPa时，在容积为VL的容器中加入n mol N2、3n mol H2，反应达平衡后测得平衡常数为K1，此时N2的转化率为x．则K和x的关系满足K=
| 4xV2 |
| 27n2(1-x)4 |
| 4xV2 |
| 27n2(1-x)4 |
＜
＜
K2（填“＜”、“=”或“＞”）（3）甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）．部分物质的燃烧热数据如下表：
| 物 质 | 燃烧热（kJ?mol-1） |
| H2（g） | -285.8 |
| CO（g） | -283.0 |
| CH4（g） | -890.3 |
①写出CO燃烧的热化学方程式
CO（g）+
O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ?mol-1
| 1 |
| 2 |
CO（g）+
O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ?mol-1
．| 1 |
| 2 |
②2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=
-483.6
-483.6
kJ/mol．(1)二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁能源，被誉为“二十一世纪的新能源”。工业上制二甲醚是在一定的温度(230-280℃)、压强(2-10MPa)和催化剂作用下进行的，反应器中发生了下列反应：
CO(g) +2H2(g)
CH3OH(g);△H=-90.7 kJ/mol；
2CH3OH(g)CH3OCH3(g) +H2O(g);△H= -23.5 kJ/mol；
CO(g) +H2O(g)
CO2(g)+H2(g);△H=-41.2kJ/mol。
反应器中的总反应可表示为：3CO(g)+ 3H2(g)
CH3OCH3(g) +CO2(g)，则该反应的△H=____________
(2)CO2是大气中含量最高的一种温室气体，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。目前，由CO2来合成二甲醚已取得了较大的进展，其化学反应式是：2CO2(g)+ 6H2(g)CH3OCH3(g) +3H2O(g)；
△H >0。判断该反应在一定温度下，体积恒定的密闭容器中达到化学平衡状态的依据是__________。
A.容器中密度不变
B.容器内压强保持不变
C.平均摩尔质量保持不变
D.v(CO2):v(H2) =1:3 E单位时间内消耗2 mol CO2，同时消耗1 mol二甲醚
(3)如图是二甲醚燃料电池的工作原理示意图。请回答下列问题：
CO(g) +2H2(g)
CH3OH(g);△H=-90.7 kJ/mol； 2CH3OH(g)
CH3OCH3(g) +H2O(g);△H= -23.5 kJ/mol； CO(g) +H2O(g)
CO2(g)+H2(g);△H=-41.2kJ/mol。反应器中的总反应可表示为：3CO(g)+ 3H2(g)
CH3OCH3(g) +CO2(g)，则该反应的△H=____________ (2)CO2是大气中含量最高的一种温室气体，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。目前，由CO2来合成二甲醚已取得了较大的进展，其化学反应式是：2CO2(g)+ 6H2(g)
CH3OCH3(g) +3H2O(g)；△H >0。判断该反应在一定温度下，体积恒定的密闭容器中达到化学平衡状态的依据是__________。
A.容器中密度不变
B.容器内压强保持不变
C.平均摩尔质量保持不变
D.v(CO2):v(H2) =1:3 E单位时间内消耗2 mol CO2，同时消耗1 mol二甲醚
(3)如图是二甲醚燃料电池的工作原理示意图。请回答下列问题：
①B电极上的电极反应式是____________；
②若燃料电池中通入二甲醚(沸点为-24.9℃）的速率为1.12 L/min（标准状况），以该燃料电池作为电源电解2 mol/LCuSO4溶液500 mL，则通电30s后理论上阴极可析出________g金属铜（假设整个过程中，能量利用率为75%）。
(4)粗Si的提纯是我国重要的化工工业。已知：
反应①：Si(粗)+3HCl(g)
SiHCl3(l)+ H2(g)；
反应②：SiHCl3+H2
Si(纯) +3HCl。
①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和H2，写出该反应的化学方程式_________________；H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是_____________；
②由于SiH4具有易提纯的特点，因此硅烷热分解法是制备高纯硅很有发展潜力的方法。工业上广泛采用的合成硅烷的方法是让硅化镁和固体氯化铵在液氨介质中反应得到硅烷，该反应的化学方程式是
__________________；
③硅能用于合成硅橡胶。下图是硅橡胶中的一种，其主要优点是玻璃化温度低，耐辐射性能好。该硅橡胶的化学式为_____________。
②若燃料电池中通入二甲醚(沸点为-24.9℃）的速率为1.12 L/min（标准状况），以该燃料电池作为电源电解2 mol/LCuSO4溶液500 mL，则通电30s后理论上阴极可析出________g金属铜（假设整个过程中，能量利用率为75%）。
(4)粗Si的提纯是我国重要的化工工业。已知：
反应①：Si(粗)+3HCl(g)
SiHCl3(l)+ H2(g)；反应②：SiHCl3+H2
Si(纯) +3HCl。①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和H2，写出该反应的化学方程式_________________；H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是_____________；
②由于SiH4具有易提纯的特点，因此硅烷热分解法是制备高纯硅很有发展潜力的方法。工业上广泛采用的合成硅烷的方法是让硅化镁和固体氯化铵在液氨介质中反应得到硅烷，该反应的化学方程式是
__________________；
③硅能用于合成硅橡胶。下图是硅橡胶中的一种，其主要优点是玻璃化温度低，耐辐射性能好。该硅橡胶的化学式为_____________。
合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义．
(1)
向合成塔中按1∶4的物质的量之比充入N2、H2进行氨的合成，图A为T℃时平衡混合物中氨气的体积分数与压强(P)的关系图．
①写出工业上合成氨的化学方程式________．
②图
A中氨气的体积分数为15.00％时，H2的转化率＝________．③图B中T＝
500℃，温度为450℃对应的曲线是________(选填字母“a"或“b”)，选择的理由是________．④由图像知，增大压强可提高原料的利用率，从生产实际考虑增大压强需解决的问题是________(写出一条即可)．
(2)
合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得，反应的热化学方程式为：
(3)
一定温度下，在2 L容器中发生上述反应，各物质的物质的量变化如下表
①分析表中数据，判断5～7
min之间反应是否处于平衡状态________(填“是”或“否”)，前5 min平均反应速率v(CH4)＝________．②反应在7～10
min之间，CO的物质的量减少的原因可能是________(填字母)．a．
减少CH4b．
降低温度c．
增大压强d．
充入H2③
若保持温度不变，向1 L容器中起始充入0.15 mol CH4．0.45 mol H2O．________mol CO、________mol H2，达到平衡时CH4的体积百分含量与第一次投料相同．合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义．
（1）向合成塔中按1：4的物质的量之比充入N2、H2进行氨的合成，图A为T0C时平衡混合物中氨气的体积分数与压强（P）的关系图．
①写出工业上合成氨的化学方程式______．
②图A中氨气的体积分数为15.00%时，H2的转化率=______．
③图B中T=500°C，温度为4500C对应的曲线是______（选填字母“a“或“b”），选择的理由是______
④由图象知，增大压强可提高原料的利用率，从生产实际考虑增大压强需解决的问题是______（写出一条即可）．
（2）合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得，反应的热化学方程式为：
CH4（g）+H2O
CO（g）+3H2（g）；△H=+QkJ/mol（Q＞0）
（3）一定温度下，在2L容器中发生上述反应，各物质的物质的量变化如下表
①分析表中数据，判断5?7min之间反应是否处于平衡状态______（填“是”或“否”），
前5min平均反应速率v（CH4）=______．
②反应在7～10min之间，CO的物质的量减少的原因可能是______（填字母）．
a?减少CH4 b?降低温度c?增大压强d?充入H2
③若保持温度不变，向1L容器中起始充入0.15mol CH4.0.45mol H2O．______mol CO、______mol H2，达到平衡时CH4的体积百分含量与第一次投料相同．
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（1）向合成塔中按1：4的物质的量之比充入N2、H2进行氨的合成，图A为T0C时平衡混合物中氨气的体积分数与压强（P）的关系图．
①写出工业上合成氨的化学方程式______．
②图A中氨气的体积分数为15.00%时，H2的转化率=______．
③图B中T=500°C，温度为4500C对应的曲线是______（选填字母“a“或“b”），选择的理由是______
④由图象知，增大压强可提高原料的利用率，从生产实际考虑增大压强需解决的问题是______（写出一条即可）．
（2）合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得，反应的热化学方程式为：
CH4（g）+H2O
CO（g）+3H2（g）；△H=+QkJ/mol（Q＞0）
（3）一定温度下，在2L容器中发生上述反应，各物质的物质的量变化如下表
| 时间/min | CH4（mol） | H20（ mol） | CO （mol） | H2 （mol） |
| 0 | 0.40 | 1.00 | 0 | 0 |
| 5 | X1 | X2 | X3 | 0.60 |
| 7 | Y1 | Y2 | 0.20 | Y3 |
| 10 | 0.21 | 0.81 | 0.19 | 0.62 |
前5min平均反应速率v（CH4）=______．
②反应在7～10min之间，CO的物质的量减少的原因可能是______（填字母）．
a?减少CH4 b?降低温度c?增大压强d?充入H2
③若保持温度不变，向1L容器中起始充入0.15mol CH4.0.45mol H2O．______mol CO、______mol H2，达到平衡时CH4的体积百分含量与第一次投料相同．