题目内容

某氮气，氢气混合气体对氦气的相对密度是1.8，取0.5mol该混合气，在固定体积的反应器中进行合成氨反应，当平衡时压强是反应前压强的0.8倍时，计算平衡混合气中氨气的体积分数．

答案：25%
解析：

本题合成氨的化学反应为

依据起始物氮气，氢气混合气体对氦气的相对密度是1.8，可以算出混合气的平均相对分子质量为：

1.8×4＝7.2

再根据混合气的平均分子相对质量是7.2，可以算出的物质的量之比．设混合气中体积百分比为a，体积百分比为，则有

　　　　　

由此可知，起始时为0.1mol，为0.4mol，若反应中转化的氮气为xmol，则有如下关系：

起始(mol)　　　　　　0.1　　0.4　　　　　　0

转化(mol)　　　　　　x　　3x　　　　　　2x

平衡(mol)　　　　　　　　　　2x

依据平衡时压强是反应前压强的0.8倍，可列出如下比例式：

氨气的体积分数为


提示：

找出混合气中的体积比是本题的出发点，找出的起始、转化，平衡时的物质的量关系，是解决本题的关键．


练习册系列答案
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恒温下，将amol氮气与bmol氢气的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）
求：（1）反应进行到某时刻t时，n（N2）=13mol，n（NH3）=6mol，计算a=
16
16

（2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L（标况下），其中NH3的含量（体积分数）为25%，计算平衡时NH3的物质的量，n（NH3）=
8mol
8mol
．
（3）原混合气体与平衡时混合气体的总物质的量之比（写出最简整数比，下同）n（始）：n（平）=
5：4
5：4

（4）原混合气体中，a：b=
2：3
2：3

（5）达到平衡时，N2和H2的转化率之比，α（N2）：α（H2）=
1：2
1：2

（6）平衡混合气体中，n（N2）：n（H2）：n（NH3）=
3：3：2
3：3：2
．
氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．请回答下列问题：

（1）如图是N2和H2反应生成2molNH3过程中能量变化示意图，请计算每生成1molNH3放出热量为
46.1kJ
46.1kJ
．
（2）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递HH+）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率．电化学合成氨过程的总反应式为：N2+3H2
         通电         
.
(一定条件)
2NH3，则在电化学合成氨的过程中，阴极反应式为
N2+6H++6e-=2NH3
N2+6H++6e-=2NH3
．
（3）在固定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：N2（g）+3H2（g）2NH3（g），△H＜0，其化学平衡常数K与t的关系如下表：（已知K=
C(N2)?[C (H2) ]3
[C (NH3)]2
，C（N2）、C（H2）、C（NH3）分别为平衡浓度）
t/K 298 398 498 …
K/（mol?L-1）-2 4.1×106 K1 K2 …
请完成下列问题：
①试确定K1的相对大小，K1
＜
＜
4.1×106（填写“＞”“=”或“＜”）
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的是
C
C
（填序号字母）．
A．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2     B．2v（N2）（正）=v（H2）（逆）
C．容器内压强保持不变                       D．混合气体的密度保持不变
（4）①NH4Cl溶液呈酸性，这是由于NH4+水解的缘故．则NH4Cl溶于重水（D2O）生成一水合氨和水合氢离子的化学式是
NH3?HDO和D3O+
NH3?HDO和D3O+
．
②某氨水的pH=x，某盐酸的pH=y，x+y=14，且x＞11，将上述氨水和盐酸等体积混合后，所得溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序为
B
B

A．C（Cl-）＞C（NH4+）＞C（H+）＞C（OH-）
B．C（NH4+）＞C（Cl-）＞C（OH-）＞C（H+）
C．C（Cl-）＞C（NH4+）＞C（OH-）＞C（H+）
D．C（NH4+）＞C（Cl-）＞C（H+）＞C（OH-）
四川有丰富的天然气资源．某化工厂以天然气为原料合成氨的工艺流程示意图如下：
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依据上述流程，完成下列填空：
（1）整个流程有三个循环：一是K2CO3（aq）循环，二是N2和H2循环，第三个循环中被循环的物质是
 

（2）脱硫过程中，若有nmol Fe2O3?H2O转化，则生成S的物质的量为
 
mol（用含n的代数式表示）．
（3）图中CH4的第二次转化过程中发生反应的化学方程式为
 
．
（4）在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是：将生成的氨从混合气体中及时分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气．请运用化学反应速率和化学平衡的观点说明采取这些措施的理由：
 

（5）改用过量NaOH溶液吸收天然气中的硫化氢，以石墨作电极电解吸收后所得溶液可回收硫，其电解总反应方程式（忽略氧气的氧化还原）为
 

（6）若工业生产中以a g氨气和足量的空气为原料（不考虑空气中N2的反应）最大限度的制取NH4NO3，经过一系列转化后，再向反应后的混合物中加入bg水，得到密度为d g/mL的NH4NO3溶液，理论上该溶液中溶质的物质的量浓度可能的最大值为
 
mol/L．
合成氨厂通过测定反应前后气体的密度来确定氮气的转化率。某工厂测得合成塔中氮气和氢气混合气体的密度为0.5536g/L（标准状况），从合成塔出来的混合气体在相同条件下密度为0.693g/L。则该合成氨厂氮气的转化率为？

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