氨的合成是最重要的化工生产之一。

Ⅰ.工业上合成氨用的H2有多种制取的方法:

① 用焦炭跟水反应:C(s) + H2O(g)  CO(g) + H2(g);

② 用天然气跟水蒸气反应:CH4(g) + H2O(g)  CO(g)+ 3H2(g)

已知有关反应的能量变化如下图,且方法②的反应只能在高温下发生,

则方法②中反应的ΔH =___________ kJ/moL。

Ⅱ.在3个1L的密闭容器中,同温度下、使用相同催化剂分别进行反应:

3H2(g) + N2(g)  2NH3(g),按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,反应达到平衡时有关数据为:

容 器

反应物投入量

3 mol H2、2 mol N2

6 mol H2、4mol N2

2 mol NH3

达到平衡的时间(min)

        t

5

8

平衡时N2的浓度(mol·L-1)

c1

3

N2的体积分数

ω1

ω2

ω3

混合气体密度(g·L-1)

ρ1

ρ2

(1) 下列能说明该反应已达到平衡状态的是

a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1︰3︰2    b.v(N2)正=3v(H2)逆   

    c.容器内压强保持不变                         d.混合气体的密度保持不变

(2) 甲容器中达到平衡所需要的时间t    5min (填>、< 或=)

(3) 乙中从反应开始到平衡时N2的平均反应速率                 (注明单位)。

(4) 分析上表数据,下列关系正确的是________.

a.2c1 = 3mol/L         b.ω1 = ω2       c. 2ρ1 = ρ2    

(5) 该温度下,容器乙中,该反应的平衡常数K=__________(用分数表示)(mol/L)-2。
(6) 常温下NH4+(aq) + H2O(l)  NH3•H2O(aq) + H+(aq)的化学平衡常数为5.55×10—10 mol·L—1,则NH3•H2O的电离平衡常数K=                 (保留三位有效数字)。已知草酸的电离常数为:Ka1=5.9×10—2  Ka2=6.4×10—5,则草酸氢铵的水溶液中离子浓度由大到小的顺序是:________________________________________。
Ⅲ.(1)有人设想以N2和H2为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制造出既能提供电能,又能固氮的新型燃料电池,装置如图1所示。
电池正极的电极反应式是                             ,A是             。

(2)用氨合成尿素的反应为2NH3(g) + CO2(g)  CO(NH2)2(s)+ H2O(g)。工业生产时,原料气带有水蒸气。图2表示CO2的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系。
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是                     。
②测得B点氨的转化率为40%,则x1                        。

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