题目内容

（14分）

科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。

⑴目前合成氨的技术原理为：

该反应的能量变化如图所示。

①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是：      。（填“增大”、“减小”或“不变”）。

②将一定量的N2(g)和H2(g)放入1L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下达到平衡，测得N2为0.1 mol，H2为0.3 mol，NH3为0.1 mol。该条件下H2的转化率为      。

③欲提高②容器中H2的转化率，下列措施可行的是      。

A．向容器中按原比例再充入原料气

B．向容器中再充入惰性气体

C．改变反应的催化剂

D．液化生成物分离出氨

⑵1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传导H+），从而实现了高转化率的电解法合成氨。其实验装置如图所示。阴极的电极反应式为      。

⑶根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常 压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3和TiO2）表面与水发生下列反应：

进一步研究NH3生成量与温度关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下：

T/K

303

313

323

NH3生成量/（10－6mol）

4.8

5.9

6.0

①此合成反应的a_     0。（填“大于”、“小于”或“等于”）

②已知

⑷ NH4Cl溶液呈酸性，这是由于NH水解的缘故。则NH4Cl在重水（D2O）中水解的离子方程式是      。

 

【答案】

（14分，每空2分)

⑴  ①减小           ② 33.3%          ③ A D

⑵  N2 + 6H+ + 6e- = 2NH3

⑶  ①大于      ②+1530.0

⑷  NH+ D2O  NH3·HDO + D+

【解析】

 

练习册系列答案
相关题目
科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究．最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂表面与水发生下列反应：
2N2（g）+6H2O（l）4NH3 （g）+3O2（g）△H=a kJ?mol-1
上述反应NH3生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表：
温度 T/K 303 313 323
NH3生成量/（10-6mol） 4.8 5.9 6.0
（1）此合成反应的a
＞
＞
0 （填“＞”“＜”或“=”）
（2）用水稀释0.1mol?L-1氨水，溶液中随着水量的增加而减小的是
AD
AD
（填字母标号）
A．
c(NH3?H2O)
c(OH-)
   B．
c(NH4+)?c(OH-)
c(NH3?H2O)
     C．c（H+）?c（OH-）   D．
c(OH-)
c(H+)

（3）氨可用于工业制硝酸，其主反应为：
4NH3（g）+5O2（g）═4NO（g）+6H2O（g）△H＜0
若此反应起始的物质的量相同，则下列关系图正确的是
BD
BD
（填序号）

（4）在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量浓度如下表：
时间/浓度 c（NH3） （mol/L） c（O2 ） （mol/L） c（NO） （mol/L）
起始 0.8000 1.600 0.000
第2min 0.6000 a 0.2000
第4min 0.3000 0.9750 0.5000
第6min 0.3000 0.9750 0.5000
第8min 0.7000 1.475 0.1000
①反应在第2min到第4min时，O2 的平均反应速率为
0.1875
0.1875
mol/（L?min）
②反应在第2min到第4min时改变了条件，改变的条件可能是
升高温度或使用催化剂
升高温度或使用催化剂
．
③在第6min到第8min时，改变了反应的条件，该平衡向
左
左
移动（填“左”或“右”）．
科学家一直致力于“人工固氨”的新方法研究．目前合成氨技术原理为：
N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）+92.4kJ/mol
673K，30MPa下，上述合成氨反应中n（NH3）和n（H2）随时间变化的关系如图1所示．

（1）下列叙述正确的是
AC
AC

A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到平衡
C．点d和点e处的n （N2）相同
D．773K，30MPa 下，反应至t2时刻达到平衡，则n（NH3）比图中e点的值大
（2）在容积为2.0L恒容得密闭容器中充入0.80mol N2（g）和1.60mol H2（g），673K、30MPa下达到平衡时，NH3的体积分数为20%．该条件下，N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）的平衡常数值为：
1.07
1.07
．
（3）K值越大，表明反应达到平衡时
C
C
．
A．H2的转化率一定越高    B．NH3的产量一定越大    C．正反应进行得越完全    D．化学反应速率越大
（4）1998年希腊亚里斯多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+），实现了高温、常压下高转化率的电解合成氨．其实验装置如图2．阳极的电极反应为：H2-2e→2H+，则阴极的电极反应为：
N2+6H++6e-=2NH3
N2+6H++6e-=2NH3
．
科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法．曾有报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3和另一种常见气体．进一步研究NH3生成量与温度的关系（其它条件均相同），部分实验数据见下表：
T/K 303 313 323
平衡时NH3的生成量/（10-6mol） 4.8 5.9 6.0
回答下列问题：
（1）写出该反应的化学方程式
2N2+6H2O
 催化剂 
.
 
4NH3+3O2
2N2+6H2O
 催化剂 
.
 
4NH3+3O2

（2）请在答题纸的坐标图中画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注
．
（3）与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢．请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议：
升高温度，增大反应物N2的浓度
升高温度，增大反应物N2的浓度
．
（4）已知：
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol
H2（g）+Cl2（g）═2HCl（g）△H=-184.6kJ/mol
1
2
N2（g）+2H2（g）+
1
2
Cl2（g）═NH4Cl（s）△H=-313.6kJ/mol
①计算NH3（g）+HCl（g）═NH4Cl（s）的反应焓变：△H=
-175.1 kJ/mol
-175.1 kJ/mol

②室温下NH3就和HCl能发生化合反应生成NH4Cl；而在加热的条件下，NH4Cl则能分解为NH3和HCl．请用所学的化学原理解释这一现象：
NH3（g）+HCl（g）═NH4Cl（s）是一个焓减、熵减的反应，在低温下自发，在高温（加热条件）下不自发．而其逆反应NH4Cl的分解则在高温下自发
NH3（g）+HCl（g）═NH4Cl（s）是一个焓减、熵减的反应，在低温下自发，在高温（加热条件）下不自发．而其逆反应NH4Cl的分解则在高温下自发
．
（2011?门头沟区模拟）科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究．
（1）目前合成氨的技术原理为：（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H=-92.4kJ/molN2
该反应的能量变化如图1所示．
①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是：
减小
减小
．（填“增大”、“减小”或“不变”）．
②将一定量的N2（g）和H2（g）放入1L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下达到平衡，测得N2为0.1mol，H2为0.3mol，NH3为0.1mol．该条件下H2的转化率为
33.3%
33.3%
．
③欲提高②容器中H2的转化率，下列措施可行的是
AD
AD
．
A．向容器中按原比例再充入原料气
B．向容器中再充入惰性气体
C．改变反应的催化剂
D．液化生成物分离出氨
（2）1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传导H+），从而实现了高转化率的电解法合成氨．其实验装置如图2所示．阴极的电极反应式为
N2+6H++6e-=2NH3
N2+6H++6e-=2NH3
．
（3）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常 压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3和TiO2）表面与水发生下列反应：2N2（g）+6H2O（l）4NH3（g）+3O2（g）；△H=a kJ/mol
进一步研究NH3生成量与温度关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下：
T/K 303 313 323
NH3生成量/（10-6mol） 4.8 5.9 6.0
①此合成反应的a
大于
大于
0．（填“大于”、“小于”或“等于”）
N2（g）+3H2（g）2NH3（g）；△H=-92.4kJ/mol
②已知
O2（g）+2H2（g）2H2O（l）；△H=-571.6kJ/mol则2N2（g）+6H2O（l）4NH3（g）+3O2（g）；△H=
kJ/mol
（4）NH4Cl溶液呈酸性，这是由于N
H
+
4
水解的缘故．则NH4Cl在重水（D2O）中水解的离子方程式是
NH4++D2O?NH3?HDO+D+
NH4++D2O?NH3?HDO+D+
．
科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究．据报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3和O2．
（1）已知：①H2（g）+
1
2
O2（g）═H2O（l）△Hl=-285.6kJ/mol
②N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H2=-92.2kJ/mol
写出此条件下氮气和水反应的热化学方程式
 
．
（2）氨可用于工业制硝酸，其主反应为：4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）△H＜0，此反应的化学平衡常数表达式为
 
，若此反应起始的物质的量相同，则如图所示的关系图正确的是
 
（填序号）
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在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量浓度如下表：
时间/浓度 c（NH3）（mol/L） c（O2）（mol/L） c（NO）（mol/L）
起始 0.8000 1.600 0.000
第2min 0.6000 a 0.2000
第4min 0.3000 0.9750 0.5000
第6min 0.3000 0.9750 0.5000
第8min 0.7000 1.475 0.1000
①反应在第2min到第4min时，O2的平均反应速率为
 
mol?L-1?min-1．
②反应在第2min时改变了条件，改变的条件可能是
 
．
③在第6min时，改变了反应的条件，该平衡向
 
移动（填“左”或“右”）．

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