氨是最为重要的化工原料之一.已知:N2(g)+O2△H=180kJ/mol2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol4NH3(g)+5O2+6H2O(l)△H=-1170kJ/mol试回答下列问题(1)合成氨的热化学方程式为．(2)一定条件下.在不同温度.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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

氨是最为重要的化工原料之一，已知：
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=180kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol
4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（l）△H=-1170kJ/mol
试回答下列问题
（1）合成氨的热化学方程式为

．
（2）一定条件下，在不同温度、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 ）．下列说法正确的是

．

压强MPa 氨的平均含量（%）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

下列关于合成氨说法正确是

．
a．工业上用铁触媒作催化剂，既可提高反应速率又可提高NH₃的产率
b．工业上选择20～50MPa压强下，是因为此时转化率最大
c．工业上选择450～500℃下合成，是因为此时催化剂活性大
d．工业上需将生成的氨液化分离不断补充N₂和H₂有利于提高合成的效率和产率
（3）某温度时在一个3L容器中，其中氢气的物质的量随时间变化的曲线如图1所示，反应开始至2min，用NH₃生成表示的平均反应速率为

．

（4）工业上生产氢气时需将水煤气中CO变换为CO₂和H₂，CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0．
①在750K条件下，该反应的平衡常数=2.6，当H₂O和CO的物质的量之比为1时，CO的转化率为

．
②经变换过的气体仍有少量的CO，常用的方法之一是铜洗法，CO（g）+Cu（NH₃）₂Ac（aq）+NH₃（l）?[Cu（NH₃）₃CO]Ac（aq）；△H＜0；反应在铜洗塔中进行，吸收后的铜液送到再生器中，在再生器，解吸CO，从经济效益考虑，工业上适宜条件是

，解吸后铜氨液循环使用．
（5）电化学合成氨原理如图2所示，阳极的电极反应式为

；阴极的电极反应式为

；电化学合成一个NH₃，可以产生

个电子的电量．

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,化学平衡建立的过程,化学平衡的影响因素,电解原理

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算分析得到；
（2）根据化学平衡移动原理和合成氨条件的选择判断；
（3）根据图象中氢气浓度变化，计算出氢气反应速率，从而得到氨气的反应速率；
（4）①根据化学平衡常数表达式计算各物质平衡时浓度，计算出CO的转化率；
②利用化学平衡移动影响因素考虑；
（5）阳极发生氧化反应失去电子；阴极发生还原反应得到电子；根据电极反应式判断转移电子数．

解答： 解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1
②4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ?mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ?mol^-1
依据盖斯定律，（③×3-②+①）×

，得到：合成氨的热化学方程式：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4 kJ?mol^-1，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4 kJ?mol^-1；
（2）a、催化剂可加快反应速率，但是不影响平衡移动，即不会提高氨气产量，故a错误；
b、100MPa时氨气的含量最大，则转化率率最高，但实际工业生产中越强不能太大，因压强太高，对生产设备要求也高，难以实现，所以选择20～50MPa压强下，故b错误；
c、450～500℃下合成，是因为此时催化剂活性大，可以有效的加快反应速率，故c正确；
d、减小生成物浓度有利于合成氨的正向进行，可促进生产效率和提高产率，故d正确；
故选cd；
（3）反应开始至2min，氢气物质的量变化为：（1-0.7）mol=0.3mol，浓度变化为：

0.3mol

=0.1mol/L，氢气的反应速率为

0.1mol/L

2min

=0.05mol（L?min）^-1，氢气与氨气的计量数之比为3：2，即氢气和氨气的速率之比为：3：2，氨气的反应速率为0.05mol（L?min）^-1×

=0.03mol（L?min）^-1，
故答案为：0.03mol（L?min）^-1；
（4）①设反应生成的二氧化碳和氢气为xmol/L，
              CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）
起始浓度：1       1        0       0
转化浓度：x       x        x       x
平衡浓度：1-x     1-x       x       x
K=

c(CO2)?c(H2)

c(CO)?c(H2O)

(1-x)2

=2.6，x=0.625mol/L，α=

0.625mol/L

1mol/L

×100%=62.5%，
故答案为：62.5%；
②应促进化学平衡的正向进行，可以减小生成物浓度，故答案为：及时分离生成物；
（5）阳极发生氧化反应失去电子，电极反应式可写为：H₂-2e^-=2H⁺；阴极发生还原反应得到电子，电极反应式可写为：N₂+6e^-=2N^3-；生成一个NH₃，则需生成一个N^3-，转移电子数为3，故答案为：H₂-2e^-=2H⁺；N₂+6e^-=2N^3-；3．

点评：本题考查热化学方程式书写、化学平衡条件的选择、转化率计算和电化学相关知识，难度不大，注意化学平衡移动的影响因素时，加入纯固体和纯液体对化学平衡移动无影响影响．