题目内容

在氮气、氢气合成氨的合成塔中,进入的气体按N2与H2体积比为1∶3,塔中的压强为1.62×107 Pa,又知从塔中出来的气体中,NH3占25%(体积分数).求:

(1)从合成塔出来的混合气体中,N2和H2的体积分数.

(2)合成塔出来气体的压强.

答案:
解析:

  精析与解答:(1)N2+3H22NH3

  反应中N2与H2的体积比(同于物质的量之比)和原料混合气体中的比值相同,故从塔中出来的气体中N2∶H2仍为1∶3.

  即V(N2)=(1-25%)××100%=18.75%

   V(H2)=(1-25%)××100%=56.25%

  (2)    N2  +  3H22NH3

  起始/mol  1     3        0

  平衡/mol  1-x   3-3x      2x

  ×100%=25%,x=0.4

  即  1-x=0.6,3-3x=1.8,2x=0.8

  ∴n2=3.2 mol,而n1=4 mol

  T不变时p1p2n1n2

  则p2p1·=1.62×107 Pa×=1.30×107 Pa.

  小结:巧用原料气配比和反应进行特点以及阿伏加德罗定律解题.注意分析化学反应量的关系特点,在“巧”字上做文章.


练习册系列答案
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(2012?南京二模)氨是最重要的化工产品之一.
(1)合成氨用的氢气可以甲烷为原料帛制得.有关化学反应的能量变化如下图所示,则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为
CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)△H=+161.1kJ?mol-1
CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)△H=+161.1kJ?mol-1


(2)近年有人将电磁场直接加在氮气与氢气反应的容器内,在较低的温度和压强条件下合成氨,获得了较好的产率.从化学反应本质角度分析,电磁场对合成氨反应的作用是
在电磁场的作用下氮氮三键更容易断裂,降低了反应所需要的能量,反应更容易进行
在电磁场的作用下氮氮三键更容易断裂,降低了反应所需要的能量,反应更容易进行
;与传统的合成氨的方法比较,该方法的优点是
节约了能源、降低了对设备的要求
节约了能源、降低了对设备的要求

(3)直接供氨式碱性燃料电池的电池反应为:4NH3+3O2═2N2+6H2O,负极电极反应式为:
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O

(4)氨气制取尿素[CO(NH22]的合成塔中发生反应:2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH22(l)+H2O(g).图4为合成塔中不同氨碳比a[n(NH3)/n(CO2)]和水碳比b[n(H2O)/n(CO2)]时二氧化碳转化率(x).b宜控制在
A
A
(填序号)范围内(A.0.6~0.7    B.1~1.1  C.1.5~1.61);a宜控制在4.0左右,理由是
氨碳比a[n(NH3)/n(CO2)]大于4.0时,增大氨气的物质的量,二氧化碳的转化率增加不大,增加了生产成本;氨碳比a[n(NH3)/n(CO2)]小于4.0时,二氧化碳的转化率较小,
氨碳比a[n(NH3)/n(CO2)]大于4.0时,增大氨气的物质的量,二氧化碳的转化率增加不大,增加了生产成本;氨碳比a[n(NH3)/n(CO2)]小于4.0时,二氧化碳的转化率较小,

(5)氨氧化法制硝酸工业中,可用尿素溶液除去尾气中氮氧化物(NO和NO2).尾气中的NO、NO2与水反应生成亚硝酸,亚硝酸再与尿素反应生成对大气无污染的气体.1mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物(假设NO、NO2体积比为1:1)的质量为
76
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g.
(2010?临沂一模)氨气在农业和国防工业都有很重要的作用,历史上诺贝尔化学奖曾经有3次颁给研究氮气与氢气合成氨的化学家.

(1)如图1表示了298K时氮气与氢气合成氨反应过程中的能量变化,据此请回答:
①写出氮气与氢气合成氨的热化学反应方程式:
N2(g)+3H2(g)
 催化剂 
.
 
2NH3(g)△H═-92kJ/mol
N2(g)+3H2(g)
 催化剂 
.
 
2NH3(g)△H═-92kJ/mol

②对于合成氨的反应下列说法正确的是
CD
CD
(填编号)
A、该反应在任意条件下都可以自发进行
B、加入催化剂,能使该反应的E和△H都减小
C、若反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K1、K2,K1>K2
D、该反应属于人工固氮
(2)现在普遍应用的工业合成氮的方法N2+3H2?2NH3,是哈伯于1905年发明的,但此法达到平衡时反应物的转化率不高.
①能使该反应的反应速率增大,且平衡向正方向移动的措施是
D
D
(填编号)
A、使用的更高效催化剂
B、升高温度
C、及时分离出氨气
D、冲入氮气,增大氮气的浓度(保持容器体积不变)
②若在某温度下、2L的密闭容器中发生N2+3H2?2NH3的反应,如图2表示N2的物质的量随时间的变化曲线.用H2表示0~10min内该反应的平速率v(H2)=
0.06mol/(L?min)
0.06mol/(L?min)
.从1min起,压缩容器的体积为1L,则n(N2)的变化曲线为
D
D
(填编号)
A、a  B、b   C、c   D、d
(3)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,即在常压下吧氢气和用氦气稀释的氮气,分别通入一个加热到500℃的电解池中,采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质理用吸附在它内外表面上的金属但多晶薄膜像电噪,实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氮(装置如图3).
请回答:铠电极是电解池的
极(填“阳“或“阴“),该极上的电极反应式是
N2+6e-+6H+=2NH3
N2+6e-+6H+=2NH3

氨气在农业和国防工业都有很重要的作用,历史上诺贝尔化学奖曾经有3次颁给研究氮气与氢气合成氨的化学家。

⑴下图表示了298K时氮气与氢气合成氨反应过程中的能量变化,据此请回答:

                                                 

对于合成氨的反应下列说法正确的是        (填编号)。

A.该反应在任意条件下都可以自发进行

B.加入催化剂,能使该反应的E和△H都减小

C.若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K1、K2,则K1>K2

D.该反应属于人工固氮

⑵现在普遍应用的工业合成氨的方法为N2+3H22NH3,是哈伯于1905年发明的,但此法达到平衡时反应物的转化率不高。

①能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的措施是     

A.使用的更高效催化剂      B.升高温度

C.及时分离出氨气          D.充入氮气,增大氮气的浓度(保持容器体积不变)

②若在某温度下,2L的密闭容器中发生N2+3H22NH3的反应,下图表示N2的物质的量随时间的变化曲线。用H2表示0~10min内该反应的平均速率v(H2)=         

从11min起,压缩容器的体积为1L,则n(N2)的变化曲线为         

A. a     B.b     C.c     D.d

⑶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,分别通人一个加热到500℃的电解池中,采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质里,用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜作电极,实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氮(装置如右上图)。则钯电极上的电极反应式是                                 

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