氨是一种重要的化工原料,工业合成氨对农业、化工和国防意义重大。合成氨反应为:N2(g) +H2(g)NH3(g),回答下列问题:
(1)化学键键能数据如下:
化学键 | H-H | NN | N-H |
E/kJ▪mol-1 | 436 | 946 | 391 |
上述反应的△H=____________;若正反应的活化能为Ea正(kJ/mol'),则逆反应的活化能Ea逆= kJ/mol (用含Ea正的代数式表示)。
(2)在合成氨的反应中,外界条件会对平衡发生移动产生影响。如图表示随外界条件改变,氨气的体积分数(φ)的变化趋势。若横坐标x表示压强,则变化趋势正确的是__________, (填曲线字母标号,下同);若x为温度,则变化趋势正确的是__________。
(3) p(N2)、p(H2)、p( NH3)分别代表N2、H2、NH3的分压,上述反应的压力平衡常数表达式Kp=_________(用平衡时的分压代替平衡时的浓度表示);已知:一定条件下,V正、V逆分别与k正、k逆成正比,其中k正、k逆为速率常数,随温度升高而增大,温度一定时,k正 :k逆为常数。若合成氨反应达到平衡后,再升高温度时,理论上活化分子百分数_______,(填“增大”“减小”或“不变”,下同),k正 :k逆与升高温度前比较将_____________。
(4)工业上,合成氨反应在高压条件下进行,实际上Kp值不仅与温度有关,还与压力和气体组成有关。一定条件下,上述合成氨反应接近平衡时,遵循如下方程: 。其中r( NH3)为氨合成反应的净速率,a为常数,与催化剂性质及反应条件有关,该条件下,实验测得a=0.5,则反应达到平衡时,k正 、k逆、kp三者的关系式为____________________。
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氨是一种重要的化工原料,工业合成氨对农业、化工和国防意义重大。合成氨反应为:N2(g) +H2(g)NH3(g),回答下列问题:
(1)化学键键能数据如下:
化学键 | H-H | NN | N-H |
E/kJ▪mol-1 | 436 | 946 | 391 |
上述反应的△H=____________;若正反应的活化能为Ea正(kJ/mol'),则逆反应的活化能Ea逆= kJ/mol (用含Ea正的代数式表示)。
(2)在合成氨的反应中,外界条件会对平衡发生移动产生影响。如图表示随外界条件改变,氨气的体积分数(φ)的变化趋势。若横坐标x表示压强,则变化趋势正确的是__________, (填曲线字母标号,下同);若x为温度,则变化趋势正确的是__________。
(3) p(N2)、p(H2)、p( NH3)分别代表N2、H2、NH3的分压,上述反应的压力平衡常数表达式Kp=_________(用平衡时的分压代替平衡时的浓度表示);已知:一定条件下,V正、V逆分别与k正、k逆成正比,其中k正、k逆为速率常数,随温度升高而增大,温度一定时,k正 :k逆为常数。若合成氨反应达到平衡后,再升高温度时,理论上活化分子百分数_______,(填“增大”“减小”或“不变”,下同),k正 :k逆与升高温度前比较将_____________。
(4)工业上,合成氨反应在高压条件下进行,实际上Kp值不仅与温度有关,还与压力和气体组成有关。一定条件下,上述合成氨反应接近平衡时,遵循如下方程: 。其中r( NH3)为氨合成反应的净速率,a为常数,与催化剂性质及反应条件有关,该条件下,实验测得a=0.5,则反应达到平衡时,k正 、k逆、kp三者的关系式为____________________。
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氨是重要的工业原料,在农业、医药、国防和化工等领域有重要应用。
I.(1)工业上用N2和H2在一定条件下合成氨,下列措施能使正反应速率增大,且使平衡混合物中NH3的体积分数一定增大的是________。
A.降低反应温度 B.压缩反应混合物 C.充入N2 D.液化分离NH3
(2)常温下向100mL0.2mo/L的氨水中逐滴加入0.2mol/L的盐酸,所得溶液的pH、溶液中NH4+和NH3·H2O物质的量分数与加入盐酸的体积的关系如下图所示,根据图像回答下列问题。
①表示NH3·H2O浓度变化的曲线是__________(填“A”或“B")。
②NH3·H2O的电离常数为_______(已知lg1.8 = 0.26)。
③当加入盐酸体积为50ml时,溶被中c(NH4+)- c(NH3·H2O) =_____mol/L (用数字表示)。
Ⅱ.若液氨中也存在类似水的电离( H2O+H2OH3O+ +OH-),碳酸钠溶于液氨后也能发生完全电离和类似水解的氨解。
(1)写出液氨的电离方程式_________.
(2)写出碳酸钠溶于液氨后第一级氨解的离子方程式__________
(3)写出碳酸钠的液氨溶液中各离子浓度的大小关系____________
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氨是重要的工业原料,在农业、医药、国防和化工等领域有重要应用。
I(1)工业上用N2和H2在一定条件下合成氨,下列措施能使正反应速率增大,且一定使平衡混合物中NH3的体积分数增大的是________。
A.降低反应温度 B.压缩反应混合物 C.充入N2 D.液化分离NH3
(2)常温下,向100mL0.2mol/L的氨水中逐滴加入0.2mol/L的盐酸,所得溶液的pH、溶液中NH4+和NH3∙H2O的物质的量分数与加入盐酸的体积的关系如图所示,根据图像回答下列问题。
①表示NH3∙H2O浓度变化的曲线是________(填“A”或“B”)。
②NH3∙H2O的电离常数为________(已知lg1.8=0.26)。
③当加入盐酸体积为50mL时,溶液中c(NH4+)-c(NH3∙H2O)=________mol/L(用数字表示)。
II若液氨中也存在类似水的电离(H2O+H2O⇌H2O++OH-),碳酸钠溶于液氨后也能发生完全电离和类似水解的氨解。
(3)写出液氨的电离方程式:____________________________。
(4)写出碳酸钠溶于液氨后第一级氨解的离子方程式:___________________。
(5)写出碳酸钠的液氨溶液中各离子浓度的大小关系:________________。
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合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义,对农业生产起着重要作用。
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(1) △H2
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(1) △H3
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) △H4<0
则△H4= (用含△H1、△H2、△H3的代数式表示)。
(2)在其他条件相同时,分别测定合成氨反应中N2的平衡转化率随压强变化的曲线如下图A、B所示,其中正确的是 (填“A”或“B”),其判断理由是 。
(3)在体积为2L的密闭容器中按物质的量1:3的比例充入N2、H2,进行下列四组合成氨实验:
组别 | 温度 | N2起始量/mol | N2的物质的量/mol | ||||||
5(s) | 10(s) | 15(s) | 20(s) | 25(s) | 30(s) | 35(s) | |||
Ⅰ | T1 | 0.1 | 0.094 | 0.089 | 0.085 | 0.0825 | 0.081 | 0.080 | 0.080 |
Ⅱ | T2 | 0.1 | 0.090 | 0.085 | 0.082 | 0.080 | 0.080 | 0.080 | 0.080 |
Ⅲ | T3 | 0.2 | 0.179 | 0.165 | 0.153 | 0.146 | x | x | x |
Ⅳ | T4 | 0.2 | 0.173 | 0.161 | 0.155 | 0.150 | 0.150 | 0.150 | 0.150 |
①实验Ⅰ前10秒的平均速率v(NH3)= mol·L-1·s-1,T1温度下合成氨反应的平衡常数K= (列出计算式)。
②与实验Ⅰ相比,实验Ⅱ改变了一个条件,该条件可能是 。
③与实验I相比,实验Ⅲ中N2的平衡转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”),平衡常数K (填“增大”、“减小”或“不变”)。
④实验Ⅲ与实验Ⅳ的反应条件温度不同,则T1 (填“大于”、“小于”或“等于”)T2,原因是 。
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(14分)合成氨对工、农业生产和国防都有重要意义。
已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H= -92.4 kJ·mol-1,请回答:
(1)合成氨工业中采取的下列措施可以用勒夏特列原理解释的是_____(填字母)。
a.用铁触媒(催化剂)加快化学反应速率
b.采用较高压强(20 MPa~50 MPa)
c.将原料气中的少量CO等气体净化除去
d.将生成的氨液化并及时从体系中分离出来
(2)一定温度下,在密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2并发生反应。
①若容器容积V恒定,达到平衡时,气体的压强为原来的,则N2的转化率а1=_____,此时,反应放热_____kJ;该温度下合成氨反应的平衡常数K=_____(只需列出数字表达式);
②若容器压强恒定,则达到平衡时,容器中N2的转化率а2__а1(填“>、<或=”)。
(3)随着对合成氨研究的发展,希腊科学家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(装置如下图)。钯电极A是电解池的____极(填“阳”或 “阴”),该极上的电极反应式是________。
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(14分)安对于工农业生产及国防等都具有重要意义。
(1)工业上以CO2和NH3为原料在一定条件下合成尿素的化学方程式为CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2|(s)+H2O(g),随温度升高,尿素的产率降低。则该反应的△H____0(填“>”或“<”);若反应体系的容积为1L,某温度下通入1molCO2和2molNH3,2min时达到平衡,H2O(g)的物质的量为0.8mol,则0~2min时间段内反应速率v(NH3)=______mol/(L·min),该反应的平衡常数可表示为K=_______。
(2)合成氨的原料之一为氢气,以天然气为原料制备氢气的原理如下:
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H>0
下列措施一定能使平衡体系中氢气百分含量增大的是______
A.升高温度 B.增大水蒸气浓度 C.加入催化剂 D.减小压强
(3)T℃时,将1molCO和H2的混合气体与0.2molH2O(g)混合,发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0,得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体,测得CO的转化率为90%,则原混合气体中CO和H2的体积比为_______,若容器的容积为2L,该温度下平衡常数K=_______。
(4)在恒容密闭容器中发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0。已知c(H2)随反应时间t的变化如图甲中曲线I所示。若起始时容器的容积是上述密闭容器的1/2,其他条件不变,请在图甲中画出c(H2)随反应时间t的变化曲线II。
(5)图乙是在一定温度和压强下合成氨反应中H2和N2的起始物质的量之比与NH3平衡体积分数的关系。图中a点的横坐标为______;若按此网站的量之比投料,达到平衡时N2的体积分数为14.5%,则a点的纵坐标为______。
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(14分)氨是重要的化工产品之一,研究合成氨反应具有重要意义。
(1) 已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:
,写出以N2(g)和H2(g)为原料合成NH3(g)的热化学方程式_______________
(2) 某小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,实验结果如下图所示:
①t1时刻改变的条件为__________________
②t2时刻,恒压充入氦气,t3时刻达到平衡。在图中画出t2时刻后的速率变化图像。
(3) 相同温度下,A、B、C三个密闭容器,A、B恒容,C带有可自由移动的活塞K,各向其 中充人如图所示反应物,初始时控制活塞K,使三者体积相等,一段时间后均达到平衡。
①达到平衡时,A、C两个容器中NH3的浓度分别为cl、c2,则c1______c2(填“>”、“<”或“=”)。
②达到平衡时,若A、B两容器中反应物的转化率分别为,则 ______1(填“ >”、“<”或“=”)。
③达到平衡时,若容器C的体积是起始时的,则平衡时容器C中H2的体积分数为_______
(4) 直接供氨式碱性燃料电池(DAFC),以KOH溶液为电解质溶液,其电池反应为 4NH3+3O2=2N2+6H2O,则负极的电极反应式为__________________。
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(14分)氨是重要的化工产品之一,研究合成氨反应具有重要意义。
(1) 已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:
,
写出以N2和H2为原料合成NH3的热化学方程式________________________。
(2) 某小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,实验结果如下图所示:
①t1时刻改变的条件为__________________。
②t2时刻,恒压充入氦气,t3时刻达到平衡。在图中画出t2时刻后的速率变化图像。
(3) 相同温度下,A、B、C三个密闭容器,A、B恒容,C带有可自由移动的活塞K,各向其中充入如图所示反应物,初始时控制活塞K使三者体积相等,一段时间后均达到平衡。
①达到平衡时,A、C两个容器中NH3的浓度分别为cl、c2,则c1______c2(填“>”、“<”或“=”)。
②达到平衡时,若A、B两容器中反应物的转化率分别为α(A),α(B),则α(A)+α(B)______1(填“ >”、“<”或“=”)。
③达到平衡时,若容器C的体积是起始时的3/4,则平衡时容器C中H2的体积分数为_______。
(4) 直接供氨式碱性燃料电池(DAFC),以KOH溶液为电解质溶液,其电池反应为 4NH3+3O2=2N2+6H2O,则负极的电极反应式为__________________。
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(15分)硝酸铵在现代农业生产和国防中都占有重要地位,下图是云南天然气化工厂合成硝酸铵的简要生产工艺流程:
回答下列问题:
(1)N2的电子式 ,合成氨的反应中,若生成1g氨放出热量a KJ,写出该反应的热化学方程式 。
(2)氨催化氧化的化学方程式是 ,
试从化学反应速率和化学平衡原理分析温度、压强对合成氨反应的影响 。
(3)若输送NH3的管道某处发生泄漏,检测的简单方法 。
(4)农业生产上长期、过量使用化肥硝酸铵,会加重土壤酸化,原因是(用离子方程式回答) 。
(5)25℃时,将x mol NH4NO3溶于一定量水中,向该溶液中滴加y L氨水后溶液呈中性,则滴加氨水过程中水的电离平衡将 (填“正向” “不”或“逆向”)移动,所滴加氨水的物质的量浓度为 (25℃时,Kb(NH3·H2O)=2.0 × 10-5 mol·L-1)。
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(14分)硝酸是一种重要的化工原料,工业上生产硝酸的主要过程如下:
(1)以N2和H2为原料合成氨气。反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0
①下列措施可以提高H2的转化率是(填选项序号)________。
a.选择适当的催化剂 b.增大压强
c.及时分离生成的NH3 d.升高温度
②一定温度下,在密闭容器中充入1molN2和3molH2发生反应。若容器容积恒定,达到平衡状态时,气体的总物质的理是原来的,则N2的转化率a1=________;
若容器压强恒定,达到平衡状态时,N2的转化率为a2,则a2________a1(填“>”、“<”或“=”)。
(2)以氨气、空气为主要原料制硝酸。
①NH3被氧气催化氧化生成NO的反应的化学方程式是________。
②在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H>0
该反应的反应速率(v)随时间(t)变化的关系如右图所示。若t2、t4时刻只改变一个条件,下列说法正确的是(填选项序号)________。
a.在t1~t2时,可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态
b.在t2时,采取的措施可以是升高温度
c.在t3~ t4时,可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态
d.在t5时,容器内NO2的体积分数是整个过程中的最大值
(3)硝酸厂常用如下2种方法处理尾气。
①催化还原法:催化剂存在时用H2将NO2还原为N2。
已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ/mol
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+67.7kJ/mol
则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式是________。
②碱液吸收法:用Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2。
若每9.2gNO2和Na2FCO3溶液反应时转移电子数为0.1mol,则反应的离子方程式是________。
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