题目内容

工业上合成氨的原料之一——氢气，有一种来源是石油气，例如烷烃。根据以上叙述，回答下列问题：

(1)有人设计了以下反应途径，假设反应都能进行，你认为最合理的是(    )

A.C3H83C+4H2

B.C3H8C3H6+H2

C.C3H8+6H2O3CO2+10H2

D.3C3H8+10O39CO2+12H2O

2H2O2H2↑+O2↑

(2)按以上最合理的反应途径，理论上用1 mol丙烷可制得氨(    )

A.4 mol              B.6.7 mol               C.10 mol             D.2.7 mol

(3)该合理的反应途径最显著的优点是(    )

A.简单易行                                     B.制得的H2纯度高

C.制取的H2产量高                           D.可同时获得大量热能

解析：(1)最合理的应是制H2最多且原料利用率高、产率高。

(2)1 mol C3H8可制H2 10 mol。

10 mol H2全部转化为NH3，应为=6.7 mol。

(3)最显著的优点是产量高，由途径A、B两项分析，C3H8利用率不到位，而D项先生成H2O后电解制H2是浪费能源的不可取途径。

答案：(1)C  (2)B  (3)C

练习册系列答案
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合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义．
（1）向合成塔中按1：4的物质的量之比充入N2、H2进行氨的合成，图A为T0C时平衡混合物中氨气的体积分数与压强（P）的关系图．

①写出工业上合成氨的化学方程式
N2+3H2
催化剂
.
高温高压
2NH3
N2+3H2
催化剂
.
高温高压
2NH3
．
②图A中氨气的体积分数为15.00%时，H2的转化率=
24.45%
24.45%
．
③图B中T=500°C，温度为4500C对应的曲线是
b
b
（选填字母“a“或“b”），选择的理由是
合成氨的正反应是放热反应，根据勒夏特列原理，其他条件不变，降低温度，化学平衡向放热反应方向移动
合成氨的正反应是放热反应，根据勒夏特列原理，其他条件不变，降低温度，化学平衡向放热反应方向移动

④由图象知，增大压强可提高原料的利用率，从生产实际考虑增大压强需解决的问题是
研制耐压设备（或增大压强的动力、材料的强度等其他合理答案）
研制耐压设备（或增大压强的动力、材料的强度等其他合理答案）
（写出一条即可）．
（2）合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得，反应的热化学方程式为：
CH4（g）+H2OCO（g）+3H2（g）；△H=+QkJ/mol（Q＞0）
（3）一定温度下，在2L容器中发生上述反应，各物质的物质的量变化如下表
时间/min CH4（mol） H20（ mol） CO （mol） H2 （mol）
0 0.40 1.00 0 0
5 X1 X2 X3 0.60
7 Y1 Y2 0.20 Y3
10 0.21 0.81 0.19 0.62
①分析表中数据，判断5?7min之间反应是否处于平衡状态
是
是
（填“是”或“否”），
前5min平均反应速率v（CH4）=
0.02mol?min-1
0.02mol?min-1
．
②反应在7～10min之间，CO的物质的量减少的原因可能是
d
d
（填字母）．
a?减少CH4      b?降低温度c?增大压强d?充入H2
③若保持温度不变，向1L容器中起始充入0.15mol CH4.0.45mol H2O．
0.05
0.05
mol CO、
0.15
0.15
mol H2，达到平衡时CH4的体积百分含量与第一次投料相同．
化学在能源开发与利用中起到十分关键的作用．氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料．
Ⅰ（1）在298K、101kPa时，2g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量．则表示氢气燃烧热的热化学方程式为：
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol
．
氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景．现用氢氧燃料电池进行下图饱和食盐水电解实验（图中所用电极均为惰性电极）．分析该装置、回答下列问题：
（2）氢氧燃料电池中，a电极为电池的是
负极
负极
（填“正极”或“负极”），气体M的分子式
H2
H2
，a电极上发生的电极反应式为：
H2+OH--2e-=2H2O
H2+OH--2e-=2H2O
．
（3）若右上图装置中盛有100mL5.0mol/LNaCl溶液，电解一段时间后须加入10.0mol/L盐酸溶液50mL（密度为1.02g/mL）才能使溶液恢复至原来状态．则在此电解过程中导线上转移的电子数为
4.14
4.14
mol．（保留小数点后2位）
Ⅱ氢气是合成氨的重要原料．工业上合成氨的反应是：
N2（g）+3H2（g）?2NH3 （g）△H=-92.2kJ?mol-1
（4）下列事实中，不能说明上述可逆反应已经达到平衡的是
③④
③④
．
①N2、H2、NH3的体积分数不再改变；
②单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2；
③单位时间内生成3n mol N-H键的同时生成n mol N≡N；
④用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1：3：2；
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变；
⑥混合气体的总物质的量不再改变．
（5）已知合成氨反应在某温度下2.00L的密闭容器中反应，测得如下数据：
物质的量/（mol）/时间（h） 0 1 2 3 4
N2 1.50 n1 1.20 n3 1.00
H2 4.50 4.20 3.60 n4 3.00
NH3 0.00 0.20 n2 1.00 1.00
根据表中数据计算：
①反应进行到2小时时放出的热量为
27.7
27.7
kJ．
②0～1小时内N2的平均反应速率
0.05
0.05
mol?L-1?h-1．
③此条件下该反应的化学平衡常数K═
0.15
0.15
（保留两位小数）．
④反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N2、H2 和NH3各1mol，化学平衡向
正反应
正反应
方向移动（填“正反应”或“逆反应”或“不移动”．）
化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用．氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料．
I．氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景．现用氢氧燃料电池进行如图实验（图中所用电极均为惰性电极）：
（1）对于氢氧燃料电池中，下列表达不正确的是
CD
CD

A．a电极是负极，OH-移向负极
B．b电极的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-
C．电池总反应式为：2H2+O2
 点燃 
.
 
2H2O
D．电解质溶液的pH保持不变
E．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
（2）上图装置中盛有100mL、0.1mol?L-1AgNO3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112mL（标准状况下）时，则此时上图装置中溶液的pH=
1
1
  （溶液体积变化忽略不计）
II氢气是合成氨的重要原料．工业上合成氨的反应是：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.20kJ?mol-1．
（1）下列事实中，不能说明上述可逆反应已达到平衡的是
②③
②③
（填序号）
①单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2
②单位时间内生成n mol N-H的同时生成n mol N≡N
③用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1：3：2
④N2、H2、NH3的体积分数不再改变
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
（2）已知合成氨反应在某温度下2L的密闭容器中进行，测得如下数据：

时间（h）
物质的量（mol）		 0 1 2 3 4
N2 1.50 n1 1.20 n3 1.00
H2 4.50 4.20 3.60 n4 3.00
NH3 0 0.20 N2 1.00 1.00
根据表中数据计算：
①反应进行到2小时时放出的热量为
27.66kJ
27.66kJ

②此条件下该反应的化学平衡常数K=
4
27
4
27
（保留两位小数）
③反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N2、H2和NH3各1.00mol，化学平衡将向
正反应
正反应
  方向移动（填“正反应”或“逆反应”、“不移动”）．
氢气是合成氨的重要原料．工业上合成氨的反应是：N2（g）+3H2（g） 
   催化剂   
.
高温高压
 2NH3（g）；△H=-92.2kJ?mol-1
（1）下列事实中，不能说明上述可逆反应已经达到平衡的是
③④
③④
．
①N2、H2、NH3的体积分数不再改变
②单位时间内生成2n molNH3的同时生成3n molH2O
③单位时间内生成3n molN-H键的同时生成n mol N≡N
④用N2、H2O、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速度之比为1：3：2
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
（2）已知合成氨反应在某温度下2.00L的密闭容器中进行，测得如下数据：
            时间（h）
物质的量（mol）		 0 1 2 3 4
N2 1.50 n1 1.20 n3 1.00
H2 4.50 4.20 3.60 n4 3.00
NH3 0.00 0.20 n2 1.00 1.00
根据表中数据计算：
①0～1小时内N2的平均反应速度率为
0.0500
0.0500
mol?L-1?h-1
②此温度下该反应的化学平衡常数K=
0.15
0.15
保留两位小数）．
③反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N2、H2O、NH3各1mol，化学平衡向
正反应
正反应
方向移动（填“正反应”或“逆反应”或“不移动”）．

（18分）化学在能源开发与利用中起到十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。

Ⅰ （1）在298K、101kPa时，2g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量。则表示氢气燃烧热的热化学方程式为：                                           。

氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行下图饱和食盐水电解实验（图中所用电极均为惰性电极）。分析该装置、回答下列问题：

（2）氢氧燃料电池中，a电极为电池的是       （填“正极”或“负极”），气体M的分子式         ，a电极上发生的电极反应式为：                             。

（3）若右上图装置中盛有100mL5.0mol/LNaCl溶液，电解一段时间后须加入10.0mol/L盐酸溶液50mL(密度为1.02g/mL)才能使溶液恢复至原来状态。则在此电解过程中导线上转移的电子数为         mol。（保留小数点后2位）

Ⅱ 氢气是合成氨的重要原料。工业上合成氨的反应是：

N2（g）＋3H2(g)2NH3 (g) ΔH＝－92.2kJ·mol－1

 (4)下列事实中，不能说明上述可逆反应已经达到平衡的是         。

  ① N2、H2 、NH3的体积分数不再改变；

② 单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2；

③ 单位时间内生成3n mol N—H键的同时生成n mol N≡N；

④ 用N2、H2 、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1：3：2；

⑤ 混合气体的平均摩尔质量不再改变；

⑥ 混合气体的总物质的量不再改变。

 （5）已知合成氨反应在某温度下2.00L的密闭容器中反应，测得如下数据：

 

根据表中数据计算：

①反应进行到2小时时放出的热量为       kJ。

②0~1小时内N2的平均反应速率        mol·L-1·h-1。

③此条件下该反应的化学平衡常数K==             （保留两位小数）。

④反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N2、H2 和NH3各1 mol，化学平衡向    方向移动（填“正反应”或“逆反应”或“不移动”。）

 

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