题目内容
德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨，合成氨是人类科学技术上的一项重大突波，其反应原理为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4KJ?mol-1
一种利用天然气合成氨的简易流程如下：
天然气先经脱硫，然后通过两次转化，在经过二氧化碳脱除等工序，得到氮氢混合气进入氨合成塔，制得产品氨
（1）根据化学平衡移动原理，为提高合成氨的生产效率，选择氨合成塔中适宜的生产条件是
（2）CH4与水蒸汽制氢气的反应为CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）在2L的密闭容器中，将物质的量各1mol的CH4和H2O（g）混合反应，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示
①该反应的△H 0（填＞，＜）
②图中压强P1 P2（填＞，＜），理由是
③200℃时该反应的平衡常数K= （保留一位小数）
（3）NH3经过催化氧化生成NO，以NO为原料通过电解的方法可以制备NH4NO2，其总反应8NO+7H2O
3NH4NO3+2HNO3，试写出以惰性材料作电极的阴极反应式 ，电解过程中需要补充一种物质才能使电解产物全部转化为NH4NO3，该物质是 ．
一种利用天然气合成氨的简易流程如下：
天然气先经脱硫，然后通过两次转化，在经过二氧化碳脱除等工序，得到氮氢混合气进入氨合成塔，制得产品氨
（1）根据化学平衡移动原理，为提高合成氨的生产效率，选择氨合成塔中适宜的生产条件是
（2）CH4与水蒸汽制氢气的反应为CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）在2L的密闭容器中，将物质的量各1mol的CH4和H2O（g）混合反应，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示
①该反应的△H
②图中压强P1
③200℃时该反应的平衡常数K=
（3）NH3经过催化氧化生成NO，以NO为原料通过电解的方法可以制备NH4NO2，其总反应8NO+7H2O
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考点：转化率随温度、压强的变化曲线,合成氨条件的选择,电解原理
专题：
分析：（1）根据合成氨的反应为气体减小的放热反应分析；
（2）①由图可知，压强不变，温度越高CH4（g）的转化率越大，故温度升高平衡向正反应方向移动．
②温度容积不变，增大压强平衡向体积减小的方向移动即逆反应方向移动，则CH4（g）的转化率越小，据此判断．
③平衡常数指生成物浓度的系数次幂之积与反应物浓度系数次幂之积的比值，根据CH4（g）的转化率，利用三段式计算出平衡时各组分的物质的量，进而求出平衡时各组分的浓度，代入平衡常数计算．
（3）电解NO制备NH4NO3，阴极反应为：NO+5e-+6H+=NH4++H2O，根据转移电子守恒判断需要加入物质．
（2）①由图可知，压强不变，温度越高CH4（g）的转化率越大，故温度升高平衡向正反应方向移动．
②温度容积不变，增大压强平衡向体积减小的方向移动即逆反应方向移动，则CH4（g）的转化率越小，据此判断．
③平衡常数指生成物浓度的系数次幂之积与反应物浓度系数次幂之积的比值，根据CH4（g）的转化率，利用三段式计算出平衡时各组分的物质的量，进而求出平衡时各组分的浓度，代入平衡常数计算．
（3）电解NO制备NH4NO3，阴极反应为：NO+5e-+6H+=NH4++H2O，根据转移电子守恒判断需要加入物质．
解答：
解：（1）因为合成氨的反应为气体减小的放热反应，所以低温高压反应转化率较大，但低温速率较慢，催化剂活性较低，所以氨合成塔中适宜的生产条件是适宜的高温，高压和催化剂，故答案为：适宜的高温，高压和催化剂；
（2）①由图可知，压强不变，温度越高CH4（g）的转化率越大，故温度升高平衡向正反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，所以正反应为吸热反应，即△H＞0，故答案为：＞．
②温度容积不变，增大压强平衡向体积减小的方向移动即逆反应方向移动，则CH4（g）的转化率越小，所以压强越大，CH4（g）的转化率越小，则P1＜P2，故答案为：＜；增大压强平衡向体积减小的方向移动即逆反应方向移动，则CH4（g）的转化率越小．
③200℃，CH4（g）的转化率0.8，所以参加反应的CH4（g）的物质的量为0.8mol．
对于反应 CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）；
开始（mol）：1 1 0 0
变化（mol）：0.8 0.8 0.8 2.4
平衡（mol）：0.2 0.2 0.8 2.4
所以200℃时该反应的平衡常数k=
=
=69.1．
故答案为：69.1．
（3）电解NO制备NH4NO3，阳极反应为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，阴极反应为：NO+5e-+6H+=NH4++H2O，从两极反应可看出，要使得失电子守恒，阳极产生的NO3-的物质的量大于阴极产生的NH4+的物质的量，总反应方程式为：8NO+7H2O
3NH4NO3+2HNO3，因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充NH3，故答案为：NH3
（2）①由图可知，压强不变，温度越高CH4（g）的转化率越大，故温度升高平衡向正反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，所以正反应为吸热反应，即△H＞0，故答案为：＞．
②温度容积不变，增大压强平衡向体积减小的方向移动即逆反应方向移动，则CH4（g）的转化率越小，所以压强越大，CH4（g）的转化率越小，则P1＜P2，故答案为：＜；增大压强平衡向体积减小的方向移动即逆反应方向移动，则CH4（g）的转化率越小．
③200℃，CH4（g）的转化率0.8，所以参加反应的CH4（g）的物质的量为0.8mol．
对于反应 CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）；
开始（mol）：1 1 0 0
变化（mol）：0.8 0.8 0.8 2.4
平衡（mol）：0.2 0.2 0.8 2.4
所以200℃时该反应的平衡常数k=
| c(CO)c 3(H 2) |
| c(CH 4)?c(H 2O) |
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故答案为：69.1．
（3）电解NO制备NH4NO3，阳极反应为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，阴极反应为：NO+5e-+6H+=NH4++H2O，从两极反应可看出，要使得失电子守恒，阳极产生的NO3-的物质的量大于阴极产生的NH4+的物质的量，总反应方程式为：8NO+7H2O
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点评：本题以氨气为载体考查了氧化还原反应、电解原理、化学平衡等知识点，综合性较强，采用“定一议二”的方法分析（2）题，正确书写电极反应式是解（3）题关键，难度中等．
练习册系列答案
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