摘要：57③42X④52
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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
（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．
①依据上表信息，你认为采用
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=-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
（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．
①依据表中数据判断，合成氨反应N2+3H2
2NH3的△H
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
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（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 |
| 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 |
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
CO+3H2
| ||
| 高温 |
CH4+H2O
CO+3H2
．
| ||
| 高温 |
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 |
2NH3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．氨是一种重要的化工原料，氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一．
（1）传统哈伯法合成氨工艺中，N2+3H2
2NH3△H＜0
①该反应的平衡常数K的表达式为：K=
②不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表（N2和H2的起始物质的量之比为1：3 ）
表中数据，
③下列关于合成氨说法正确是
A、使用催化剂可以提高NH3的产率
B、寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C、由于△H＜0，△S＞0，故合成氨反应一定能自发进行
（2）最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法．它既有液氢燃料电池的优点，又克服了液氢不易保存的不足．其装置为用铂黑作为电极，加入电解质溶液中，一个电极通入空气，另一电极通入氨气．其电池反应为4NH3+3O2═2N2+6H2O．写出负极电极反应式
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（1）传统哈伯法合成氨工艺中，N2+3H2
| 催化剂 |
| 高温 |
①该反应的平衡常数K的表达式为：K=
=
| c2(NH3) |
| c(N2)?c3(NH3) |
=
．升高温度，K值| c2(NH3) |
| c(N2)?c3(NH3) |
减小
减小
（填“增大”、“减小”或“不变”）．②不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表（N2和H2的起始物质的量之比为1：3 ）
| 压强（Mpa） 氨的平衡含（%） 温度（摄氏度） |
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 |
200
200
℃100
100
MPa时H2的转化率最高，实际工业生产不选用该条件的主要原因是压强太高，对生产设备要求也高，难以实现，且200℃时反应速率过低
压强太高，对生产设备要求也高，难以实现，且200℃时反应速率过低
．③下列关于合成氨说法正确是
C
C
A、使用催化剂可以提高NH3的产率
B、寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C、由于△H＜0，△S＞0，故合成氨反应一定能自发进行
（2）最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法．它既有液氢燃料电池的优点，又克服了液氢不易保存的不足．其装置为用铂黑作为电极，加入电解质溶液中，一个电极通入空气，另一电极通入氨气．其电池反应为4NH3+3O2═2N2+6H2O．写出负极电极反应式
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
，你认为电解质溶液应显碱
碱
性（填“酸性”、“中性”、“碱性”），其原因是NH3在酸性介质中易转化为NH4+离子
NH3在酸性介质中易转化为NH4+离子
．将0.4molNaHCO3和0.3molNa2O2的混和物共57.0g放在一密闭体积可变的容器中充分加热．写出NaHCO3分解以及分解产物与Na2O2反应的化学议程式，并用化学方程式计算
（1）恢复到室温后得到气体在标准状况下的体积
（2）（2分）恢复到室温后得到固体物质的质量（常温下水与Na2CO3会生成十水合碳酸钠）为
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（1）恢复到室温后得到气体在标准状况下的体积
（2）（2分）恢复到室温后得到固体物质的质量（常温下水与Na2CO3会生成十水合碳酸钠）为
52.2
52.2
g．氢能以其洁净、高效、高热值、环境友好等特点成为最有前途的新能源，制氢和储氢方法很多．
（1）直接热分解法制氢
①属于吸热反应的是： （选填：A、B、C、D）
②某温度下，H2O（g）?H2（g）+
O2（g），平衡常数K= （用含K1、K2、K3、K4表达）
（2）热化学循环制氢
已知：Br2（g）+CaO（s）→CaBr2（s）+
O2（g）△H=-73kJ/mol
3FeBr2（s）+4H2O（g）→Fe3O4（s）+6HBr（g）+H2（g）△H=384kJ/mol
CaBr2（s）+H2O（g）→CaO（s）+2HBr（g）△H=212kJ/mol
Fe3O4（s）+8HBr（g）→Br2（g）+3FeBr2（s）+4H2O（g）△H=-274kJ/mol
则H2O（g）?H2（g）+
O2（g），△H= KJ/mol
（3）光电化学分解制氢，其原理如图1．
钛酸锶光电极的电极反应为4OH一+4hv-O2+2H2O，则铂电极的电极反应为 ．
（4）生物质制氢，若将生物质气化炉中出来的气体[主要有CH4、CO2、H2O（g）、CO及H2]在1.0 1×105Pa下，进入转换炉，改变温度条件，各成分的体积组成关系如图2所示．下列有关图象的解读正确的是 ．
A．利用CH4与H2O（g）及CO2转化为合成气CO和H2理论上是可行的
B．CH4（g）+CO2（g）→2CO（g）+2H2（g）和CH4（g）+H2O（g）→CO（g）+3H2（g），都是放热反应
C．CH4与CO2及H2O（g）转化为合成气CO和H2适宜温度约900℃
D．图象中曲线的交点处表示反应达到平衡
（5）LiBH4由于具有非常高的储氢能力，分解时生成氢化锂和两种单质，试写出反应的化学方程式 ．
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（1）直接热分解法制氢
| 序号 | 分解水的过程 | 平衡常数 | T=2500K | T=3000K |
| A | H2O（g）?HO（g）+H（g） | K1 | 1.34×10-4 | 8.56×10-3 |
| B | HO（g）?H（g）+O（g） | K2 | 4.22×10-4 | 1.57×10-2 |
| C | 2H（g）?H2（g） | K3 | 1.52×103 | 3.79×10 |
| D | 2O（g）?O2（g） | K4 | 4.72×103 | 7.68×10 |
②某温度下，H2O（g）?H2（g）+
| 1 |
| 2 |
（2）热化学循环制氢
已知：Br2（g）+CaO（s）→CaBr2（s）+
| 1 |
| 2 |
3FeBr2（s）+4H2O（g）→Fe3O4（s）+6HBr（g）+H2（g）△H=384kJ/mol
CaBr2（s）+H2O（g）→CaO（s）+2HBr（g）△H=212kJ/mol
Fe3O4（s）+8HBr（g）→Br2（g）+3FeBr2（s）+4H2O（g）△H=-274kJ/mol
则H2O（g）?H2（g）+
| 1 |
| 2 |
（3）光电化学分解制氢，其原理如图1．
钛酸锶光电极的电极反应为4OH一+4hv-O2+2H2O，则铂电极的电极反应为
（4）生物质制氢，若将生物质气化炉中出来的气体[主要有CH4、CO2、H2O（g）、CO及H2]在1.0 1×105Pa下，进入转换炉，改变温度条件，各成分的体积组成关系如图2所示．下列有关图象的解读正确的是
A．利用CH4与H2O（g）及CO2转化为合成气CO和H2理论上是可行的
B．CH4（g）+CO2（g）→2CO（g）+2H2（g）和CH4（g）+H2O（g）→CO（g）+3H2（g），都是放热反应
C．CH4与CO2及H2O（g）转化为合成气CO和H2适宜温度约900℃
D．图象中曲线的交点处表示反应达到平衡
（5）LiBH4由于具有非常高的储氢能力，分解时生成氢化锂和两种单质，试写出反应的化学方程式
氨是一种重要的化工原料，氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一．
传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为：N2+3H2
2NH3△H＜0．
（1）该反应的平衡常数K的表达式为：K=
．降低温度，K值
（2）不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表（N2和H2的起始物质的量之比为1：3）．分析表中数据，
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传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为：N2+3H2
| 催化剂 |
| △ |
（1）该反应的平衡常数K的表达式为：K=
| c2(NH3) |
| c(N2)?c3(H2) |
| c2(NH3) |
| c(N2)?c3(H2) |
增大
增大
（填“增大”“减小”或“不变”）．（2）不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表（N2和H2的起始物质的量之比为1：3）．分析表中数据，
200℃、100MPa
200℃、100MPa
（填温度和压强）时H2转化率最高，实际工业生产不选用该条件的主要原因是压强太高，对生产设备要求也高，难以实现
压强太高，对生产设备要求也高，难以实现
．| 压强（MPa） 氨的平衡含量（%） 温度（摄氏度） |
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 |