题目内容

合成氨反应，在一定条件下的密闭容器中加入4mol、8mol，平衡时有10％反应，下列说法正确的是

[　　]

①平衡时容器内压强为原压强的93.3％；

②平衡时占总体积的7.14％；

③的转化率为15％；

④生产上可采取用增加或增大压强等措施来提高的浓度．

A．①，②，③，④
B．②，③，④
C．①，②，③
D．①，④
答案：A
练习册系列答案
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（2013?日照一模）人工固氮是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程．
I．最近一些科学家研究采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）实验氮的固定一电解法合成氨，大大提高了氮气和氢气的转化率．
总反应式为：N2（g）+3H2（g）
通电
一定条件
2NH3（g）
则在电解法合成氨的过程中，应将H2不断地通入
阳
阳
极（填“阴”或“阳”）；向另一电极通入N2，该电极的反应式为
N2+6H++6e-=2NH3
N2+6H++6e-=2NH3
．
II．据报道，在一定条件下，N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应，主要产物为NH3，相应的反应方程式为：2N2（g）+6H2O（g）═4NH3（g）+3O2（g），△H=Q．
（1）上述反应的平衡常数表达式为
c4(NH3)?c3(O2)
c2(N2)?c6(H2O)
c4(NH3)?c3(O2)
c2(N2)?c6(H2O)
．
（2）取五份等体积N2和H2O的混合气体（物质的量之比均为1：3），分别加入体积相同的恒玉密闭容器中，在温度不相同的情况下发生反应，反应相同时间后，测得氮气的体积分数φ（N2）与反应温度T的关系曲线如图（1）所示，则上述反应的Q
＞
＞
0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）若上述反应在有人化剂的情况下发生，则如图（2）所示的a、b、c、d四条曲线中，能表示反应体系能量变化的是
d
d
（选填字母代号），图（2）中△H的绝对值为1530kJ?mol-1．
III．目前工业合成氨的原理是：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-93.0kJ?mol-1．
回答下列问题：
（1）结合II中的数据，则：2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）的△H=
-570kJ?mol-1
-570kJ?mol-1
．

（2）在一定温度下，将1mol N2和3mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应，达到平衡状态时，测得气体总物质的量为2.8mol．
①达平衡时，H2的转化率α1=
60%
60%
．
②在相同条件下，若起始时只将NH3置于该容器中，达到平衡状态时NH3的转化率为α2，当α1+α2=1时，则起始时NH3的物质的量n（NH3）
2
2
mol．

（12分）现在普遍应用的工业合成氨的方法是哈伯于1905年发明的，但此法反应物的转化率不高。
（1）已知1 mol N2(g)与适量H2(g)完全反应，当生成NH3(g)0.1mol时，放出9.22kJ热量，写出反应的热化学方程式：                                       。
（2）若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K1、K2，则K1     K2（填“＞”  “="”" 或 “＜” ）。
（3）在一定温度下，向容积不变（始终为10L）的密闭容器中加入2 mol N2、8 mol H2 及固体催化剂。10分钟后反应达到平衡状态，容器内气体压强变为起始的80％，此时氨气的体积分数为          ，用氮气表示的反应速率：                  。若想提高氨气的产率，根据化学平衡移动原理，请提出合理的建议：                     （任意写一条）。
（4）在上述相同条件下，若起始时加入4 mol NH3、2 mol H2及固体催化剂，反应达到平衡时NH3的体积分数比(3)中          （填“大”、“小”或“相等”）。
（5）随着对合成氨研究的发展，2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法，即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气，分别通入一个加热到570℃的电解池中，采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极，实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨（装置如右图）。在电解法合成氨的电解池中               (填“能”或“不能”) 用水作电解质溶液的溶剂，原因是              。

钯电极A是电解池的     极（填“阳”或“阴”），该极上的电极反应式是                。

人工固氮是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程。

I.最近一些科学家研究采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）实验氮的固定一电解法合成氨，大大提高了氮气和氢气的转化率。总反应式为：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，则在电解法合成氨的过程中，应将H2不断地通入_________极（填“阴”或“阳”） ；向另一电极通入N2，该电极的反应式为__________________________。

II.据报道，在一定条件下，N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应，主要产物为NH3，相应的反应方程式为：2N2(g)＋6H2O(g)4NH3(g)＋3O2(g)   △H＝Q。

（1）上述反应的平衡常数表达式为_______________。

（2）取五份等体积N2和H2O的混合气体（物质的量之比均为1：3），分别加入体积相同的恒容密闭容器中，在温度不相同的情况下发生反应，反应相同时间后，测得氮气的体积分数与反应温度T的关系曲线如图所示，则上述反应的Q________0（填“＞”、“＜”或“=”）。

（3）若上述反应在有催化剂的情况下发生，则下图所示的a、b、c、d四条曲线中，能表示反应体系能量变化的是_______（选填字母代号），图中△H的绝对值为1530kJ·mol-1。

III.目前工业合成氨的原理是：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)    △H＝－93.0kJ/mol。

回答下列问题：

（1）结合II中的数据，则O2(g)＋2H2(g)＝2H2O(g)的△H＝______________。

（2）在一定温度下，将1molN2和3mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应，达到平衡状态时，测得气体总物质的量为2.8mol。

①达平衡时，H2的转化率α1＝______________。

②在相同条件下，若起始时只将NH3置于该容器中，达到平衡状态时NH3的转化率为α2，当α1＋α2＝1时，则起始时NH3的物质的量n(NH3)＝_____________mol。

 

（10分）已知：合成氨反应为N2+3H2 2NH3（正反应为放热反应），分析下列问题：

（1）在一定温度时，可用图中哪一条曲线表示反应物的转化率和压强之间的关系     （填“I”“II”“III”）

（2）在不同温度和压强下（P1>P2），合成氨反应达到平衡时，混合气体中氨气的体积分数Z%

随温度变化的曲线应为          （填“A”“B”“C”“D”）

 (3)将N2和H2按1:3的体积比通入合成塔，反应达平衡后，NH3的体积分数为20%，则达到平衡时，N2和H2的转化率之比α(N2)∶α (H2)=           ；平衡时N2的转化率为_________；平衡混合气体中，n(N2)∶n(H2)∶n(NH3) =               

 

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