合成氨反应是化学上最重要的反应:(1)合成氨原料气中的氢气可利用天然气(主要成分为CH4)在高温.催化剂作用下与水蒸气反应制得.反应中每生成2mol CO2吸收316kJ热量.该反应的热化学方程式是CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=+158kJ/mol.该方法制得的原料气中主要杂质是CO2.若用K2CO3溶液吸收.该反应的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

8．合成氨反应是化学上最重要的反应：
（1）合成氨原料气中的氢气可利用天然气（主要成分为CH₄）在高温、催化剂作用下与水蒸气反应制得，反应中每生成2mol CO₂吸收316kJ热量，该反应的热化学方程式是CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+158kJ/mol，该方法制得的原料气中主要杂质是CO₂，若用K₂CO₃溶液吸收，该反应的离子方程式是CO₃^2-+CO₂+H₂O=2HCO₃^-．
（2）已知N₂（g）+3H₂（g）?2ΝΗ₃（g）△H＜0．图是当反应器中按n（N₂）：n（H₂）=1：3投料后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线．

①曲线a对应的温度是200℃．
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是AB（填序号）
A．图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系为K（M）=K（Q）＞K（N）
B．加催化剂能加快反应速率但H₂的平衡转化率不变
C．相同压强下，投料相同，达到平衡消耗时间关系为c＞b＞a
D．由曲线a可知，当压强增加到100MPa以上，NH₃的物质的量分数可达到100%
③N点时c（NH₃）=0.2mol•L^-1，N点的化学平衡常数K=$\frac{25}{27}$（用分数表示）．
（3）合成氨工业中含氨废水的处理方法之一是电化学氧化法，将含氨的碱性废水通入电解系统后，在阳极上氨被氧化成氮气而脱除，阳极的电极反应式为2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．
（4）NH₃ 可以处理NO₂ 的污染，方程式如下：NO₂+NH₃$?_{加热}^{催化剂}$N₂+H₂O（未配平）当转移0.6mol电子时，消耗的NO₂在标准状况下是4.48L．

分析（1）CH₄在高温、催化剂作用下与水蒸气反应的方程式为CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g），生成2mol CO₂吸收316kJ热量，则1molCH₄叁加反应时需要吸收的热量为158kJ，CO₂与K₂CO₃溶液反应生成碳酸氢钠钾，据此答题；
（2）①正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，氨气的含量减小；
②A．K只受温度影响，温度不变平衡常数不变，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小；
B．加催化剂能加快反应速率但平衡不移动；
C．相同压强下，投料相同，温度越高反应速率越快，达到平衡消耗时间越短；
D．该反应为可逆反应，反应的转化率不可能达到100%；
③根据反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）利用三段式计算出平衡时各物质的浓度，并计算平衡常数；
（3）生成的无污染的物质为氮气，根据电解原理写出阳极电极反应式；
（4）反应6NO₂+8NH₃$?_{加热}^{催化剂}$7N₂+12H₂O方程式可知8NH₃～～24mole^-，以此来解答．

解答解：（1）CH₄在高温、催化剂作用下与水蒸气反应的方程式为CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g），生成2mol CO₂吸收316kJ热量，则1molCH₄叁加反应时需要吸收的热量为158kJ，所以反应的热化学方程式是CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+158kJ/mol，CO₂与K₂CO₃溶液反应生成碳酸氢钠钾，反应的离子方程式为CO₃^2-+CO₂+H₂O=2HCO₃^-，
故答案为：CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+158kJ/mol；CO₃^2-+CO₂+H₂O=2HCO₃^-；
（2）①合成氨的反应为放热反应，反应温度越高，越不利于反应正向进行，曲线a的氨气的物质的量分数最高，其反应温度对应相对最低，所以a曲线对应温度为200°C；
故答案为：200℃；
②A．K只受温度影响，温度不变平衡常数不变，所以K（M）=K（Q），正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，Q点的温度低于N，所以K（Q）＞K（N），故A正确；
B．加催化剂能加快反应速率但平衡不移动，所以H₂的平衡转化率不变，故B正确；
C．相同压强下，投料相同，温度越高反应速率越快，达到平衡消耗时间越短，cba的温度依次降低，所以达到平衡消耗时间关系为a＞b＞c，故C错误；
D．该反应为可逆反应，反应的转化率不可能达到100%，故D错误，
故选：AB；
③N点时氨的物质的量的分数为20%，利用三段式，设N₂转化率是b，N₂的起始浓度为a，
根据反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始    a       3a         0
转化    ab       3ab       2ab
平衡   a-ab      3a-3ab      2ab
根据题意有$\left\{\begin{array}{l}{\frac{2ab}{a-ab+3a-3ab+2ab}=20%}\\{2ab=0.2mol•L{\;}^{-1}}\end{array}\right.$，所以a=0.3mol•L^-1，b=$\frac{1}{3}$，所以平衡常数K=$\frac{（2ab）{\;}^{2}}{（a-ab）•（3a-3ab）^{3}}$=$\frac{25}{27}$，
故答案为：$\frac{25}{27}$；
（3）利用电解法将NH₃•H₂O转化为对环境无污染的物质为氮气，阳极失去电子发生氧化反应，电极反应式为：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，
故答案为：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O；
（4）反应6NO₂+8NH₃$?_{加热}^{催化剂}$7N₂+12H₂O方程式可知8NH₃～～24mole^-，所以消耗的NH₃在标准状况下的体积是$\frac{0.6}{24}$×8×22.4L=4.48L，
故答案为：4.48．

点评本题考查了热化学方程式的书写、化学平衡的计算、电解池原理、氧化还原反应的计算等，题目难度中等，注意利用三段式进行化学平衡的计算，明确反应速率的概念及计算方法，试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力．

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19．原子序数依次递增的4种短周期元素可形成简单离子，W^2-、X⁺、Y³⁺、Z^2-下列说法不正确的是（　　）

	A．	离子半径由大到小：Z^2-＞X⁺＞Y³⁺＞W^2-
	B．	气态氢化物的稳定性：H₂W强于H₂Z
	C．	工业上常采用电解法冶炼Y 单质
	D．	W、X 形成的化合物中阴、阳离子个数比一定是1：2

16．室温下，等质量的镁片和铝片分别与足量的稀硫酸反应，产生氢气的质量（m）与时间（t）的关系图正确的是（　　）

3．化学用语是学习化学的重要工具．下列用来表示物质变化的化学用语正确的是（　　）

	A．	氢氧燃料电池的正极反应式为H₂+2OH^--2e^-═2H₂O
	B．	用铂电极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O
	C．	表示醋酸与NaOH的稀溶液反应的中和热的化学方程式为H⁺（aq）+OH^-（aq）═H₂O（l）△H=-57.3kJ．mol^-1
	D．	NaHSO₃溶于水时水解的离子方程式为HSO₃^-+H₂O?SO₃^2-+H₃O⁺

13．下列物质之间有如下反应关系：

已知由E转化成C的现象是：灰白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色．回答：
（1）写出下列物质的化学式：AFe₂O₃，BFeCl₃，乙NaOH，丙KSCN．
（2）写出E→C反应的化学方程式：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．
（3）写出D→B反应的离子方程式：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．

20．在MgSO₄和Al₂（SO₄）₃的混合溶液中，c（Al³⁺）=0.4mol•L^-1，c（SO₄^2-）=0.9mol•L^-1，则c（Mg²⁺）为（　　）

17．下列物质中不能与NaOH溶液反应的是（　　）

FeCl₃

18．下列过程中，发生了消去反应的是（　　）

	A．	C₂H₅Br和NaOH溶液混合共热
	B．	乙醇和NaOH溶液混合共热
	C．	一溴丁烷与的NaOH的丁醇溶液混合共热
	D．	氯苯与NaOH溶液混合共热

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