题目内容

属于人工固氮的化学反应是(  )
A.NO与O2反应生成NO2
B.由NH3转变成NH4HCO3
C.N2与H2在一定条件下反应生成NH3
D.豆科植物的根瘤菌将氮的化合物转变成植物蛋白

试题答案

C
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 科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。

(1)目前合成氨技术原理为:N2(g) + 3H2(g)2NH3(g);

△H=—92.4kJ·mol—1。

① 673K,30MPa下,上述合成氨反应中n(NH3)和n(H2)随

时间变化的关系如右图所示。下列叙述正确的是        。

A.点a的正反应速率比点b的大

B.点c处反应达到平衡

C.点d和点 e处的n(N2)相同

D.773K,30MPa下,反应至t2时刻达到平衡,则n(NH3)比图中e点的值大

② 在容积为2.0 L恒容的密闭容器中充入0.80 mol N2(g)和1.60 mol H2(g),反应在673K、30MPa下达到平衡时,NH3的体积分数为20%。该条件下反应N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数K=        。K值越大,表明反应达到平衡时       。(填标号)。

A.化学反应速率越大  B.NH3的产量一定越大  C.正反应进行得越完全

(2)1998年希腊亚里斯多德大学的两位科学家采用高质子导电性

的 SCY陶瓷(能传递H+),实现了高温常压下高转化率的电

解合成氨。其实验装置如图,阴极的电极反应式       。

(3)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,

N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应:

N2(g)+ 3H2O(1)  2NH3(g)+ O2(g) △H = a kJ·mol—1

进一步研究NH3生成量与温度的关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表:

T/K

303

313

323

NH3生成量/(10-6mol)

4.8

5.9

6.0

 

①此合成反应的a       0;ΔS      0(填“>”、“<”或“=”);该反应属于        

A.一定自发  B.一定不自发   C.高温自发   D.低温自发

②已知:N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g) ΔH= -92 .4kJ·mol—1

       2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) = -571.6kJ·mol—1

则N2(g)+ 3H2O(1) = 2NH3(g) + O2(g)ΔH=      kJ·mol—1。

 

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 科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。

(1)目前合成氨技术原理为:N2(g) + 3H2(g)2NH3(g);

△H=—92.4kJ·mol—1。

① 673K,30MPa下,上述合成氨反应中n(NH3)和n(H2)随

时间变化的关系如右图所示。下列叙述正确的是        。

A.点a的正反应速率比点b的大

B.点c处反应达到平衡

C.点d和点 e处的n(N2)相同

D.773K,30MPa下,反应至t2时刻达到平衡,则n(NH3)比图中e点的值大

② 在容积为2.0 L恒容的密闭容器中充入0.80 mol N2(g)和1.60 mol H2(g),反应在673K、30MPa下达到平衡时,NH3的体积分数为20%。该条件下反应N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g)的平衡常数K=        。K值越大,表明反应达到平衡时       。(填标号)。

A.化学反应速率越大   B.NH3的产量一定越大  C.正反应进行得越完全

(2)1998年希腊亚里斯多德大学的两位科学家采用高质子导电性

的 SCY陶瓷(能传递H+),实现了高温常压下高转化率的电

解合成氨。其实验装置如图,阴极的电极反应式        。

(3)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,

N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应:

N2(g) + 3H2O(1)  2NH3(g) + O2(g)  △H = a kJ·mol—1

进一步研究NH3生成量与温度的关系,常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表:

T/K

303

313

323

NH3生成量/(10-6mol)

4.8

5.9

6.0

 

①此合成反应的a       0;ΔS      0(填“>”、“<”或“=”);该反应属于        

A.一定自发   B.一定不自发   C.高温自发    D.低温自发

②已知:N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)  ΔH= -92 .4kJ·mol—1

        2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) = -571.6kJ·mol—1

则N2(g) + 3H2O(1) = 2NH3(g) + O2(g) ΔH=      kJ·mol—1。

 

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合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径,对化学工业技术也产生了重大影响.合成氨反应的化学方程式为N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.2kJ?mol-1.合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到,H2可用甲烷或焦炭与水蒸气反应制得.

(1)在一容积固定的密闭容器中注入N2和H2两种气体,发生上述反应.在某温度下达到平衡时,各物质的浓度分别是:c(H2)=9.00mol?L-1,c(N2)=3.00mol?L-1,c(NH3)=4.00mol?L-1,此温度下该反应的平衡常数K=
7.32×10-3
7.32×10-3
.
(2)在三个相同容器中各充入1mol N2和3mol H2,在不同条件下反应并达到平衡,氨的体积分数随时间变化的曲线如图所示.下列说法中正确的是
D
D
(填字母,下同).
A.图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响,且p2>p1
B.图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响,且p1>p2
C.图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响,且T1>T2
D.图Ⅱ可能是同温同压下不同催化剂对反应的影响,且催化剂性能1>2
(3)乙醇可通过淀粉等生物质原料发酵制得,属于可再生资源,通过乙醇制取氢气
具有良好的应用前景.已知通过乙醇制取氢气有如下两条路线:
a、CH3CH2OH(g)+H2O(g)?4H2(g)+2CO(g)△H=+255.58kJ/mol
b、CH3CH2OH(g)+1/2O2(g)?3H2(g)+2CO(g)△H=+13.76kJ/mol
下列说法错误的是:
D
D

A.从原料消耗的角度来看,a路线制氢更有价值
B.从能量消耗的角度来看,b路线制氢更加有利
C.a路线制氢由于要消耗很多能量,所以在实际生产中意义不大
D.降低温度,可提高b路线中乙醇的转化率.
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氮元素有着多变价态和种类繁多的化合物,它们在工农业生产、生活中发挥着重要的作用.完成下列问题:
(1)在一密闭容器中,进行如下化学反应:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0,其化学平衡常数K与温度T的关系如下表:
T 298K 398K 498K …
K 4.1×106 K1 K2 …
①比较K1、K2的大小:K1
>
>
K2(填“>”、“=”或“<”).
②若保持容器的容积不变,则该反应达到化学平衡状态的依据是
acd
acd
(填序号).
a.2v正(H2)=3v逆(NH3)    b.v正(N2)=3v逆(H2)
c.容器内压强保持不变       d.混合气体的平均摩尔质量保持不变
③若维持容器的体积不变,达到平衡状态后再向容器中通入一定量的N2,此时逆反应速率
不变
不变
(填“增大”、“减小”或“不变”);平衡向
正反应
正反应
方向移动.
④已知AgCl可溶于氨水中,而AgBr不溶于氨水中,则Ksp(AgCl)
>
>
 Ksp(AgBr).
(2)肼是氮元素的另一种氢化物,分子式为N2H4.
①写出肼的电子式
,它属于
极
极
性分子.
②298K时,1.00g N2H4(l)与足量的N2O4(l)完全反应生成氮气和水,放出19.15kJ的热量.写该反应的热化学方程式
2N2H4(l)+N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(l)△H=-1225.6 kJ/mol
2N2H4(l)+N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(l)△H=-1225.6 kJ/mol
.
③肼也可以在纯氧中燃烧生成氮气和水,为了充分利用其能量有人设计了原电池装置,电极材料是多孔石墨电极,电解质为能够传导H+的固体电解质,请写出负极反应式
N2H4-4e-═N2+4H+
N2H4-4e-═N2+4H+
.
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