合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，2018年是合成氨工业先驱哈伯（P·Haber...

合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，2018年是合成氨工业先驱哈伯（P·Haber）获得诺贝尔奖100周年

(1)合成氨反应是一个可逆反应：N2（g）+3H2（g）2NH3（g），已知298K时：ΔH=-92.2kJ/mol，ΔS=-198.2J/(K·mol)，则根据正反应的焓变和熵变分析，常温下合成氨反应____（填“能”或“不能”）自发进行。实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与参加反应的物质的浓度的关系式如下，v=kc(N2)c1.5(H2)c-1(NH3)，k为速率常数，请根据该关系式分析，如果想增大合成氨反应的速率，从浓度的角度可以采用的措施为________。根据合成氨反应的特点，请再说出一项能够提高合成氨反应速率的措施_________。

(2)研究表明，在Fe催化剂作用下合成氨的反应历程为（*表示吸附态）：

化学吸附：N2(g)→2N*；H2(g)→2H*;

表面反应：N*+H*NH*；NH*+H*NH2*;NH2*+H*NH3*

脱　　 附：NH3*NH3(g)

其中，N2的吸附分解反应速率慢，解决了合成氨的整体反应速率。

实际生产中，合成氨常用工艺条件：Fe作催化剂，控制温度773K，压强3.0×107Pa，原料中N2和H2物质的量之比为1：2.8。请回答：

①分析说明原料中N2过量的理由____________。

②近年来，中国科学院大连化学物理研究所陈平研究团队经过近二十年的积累，先后在催化剂分解、催化氨合成、化学链合成氨等方面取得重要进展。关于合成氨工艺的下列理解，正确的是______。

A.人们对合成氨研究的重要目的之一是要实现氨的低温高效合成

B.控制温度（773K）远于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率

C.陈平团队首次报道了具有优异低温活性的LiH-3d过渡金属这一复合催化剂体系，它可以大大提高反应的平衡转化率

D.N2的吸附分解反应活化能高，是合成氨反应条件苛刻的重要原因

E.陈平团队构建了一条基于可再生能源的化学链合成氨工艺流程，可以显著提高能效

(3)若N2和H2生成NH3的反应为：N2(g)+H2(g)NH3(g)，的标准平衡常数,其中为标准大气压(1×105Pa)，、和为各组分的平衡分压，如P(NH3)=x(NH3) P，P为平衡总压，x(NH3)为平衡系统中NH3的物质的量分数。

①N2和H2起始物质的量之比为1：3，反应在恒定温度和标准压强下进行，NH3的平衡产率为，则_________(用含的最简式表示）

②根据合成氨反应的特点，标准平衡常数随温度T升高而逐渐______（填“增大”或“减小”）。

(4)希腊两位科学家曾经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体薄膜做电极，实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨（装置如图）。钯电极A为______极（填“阴”或“阳”），该极上的电极反应式是___________。

高二化学综合题困难题查看答案及解析

课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法，是德国诺贝尔化学奖获得者哈伯发明的。其合成原理为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　　 △H<0，△S<0。

(1)下列关于工业合成氨的说法正确的是__________。

A.因为△H<0，所以该反应一定能自发进行

B.因为△S<0，所以该反应一定不能自发进行

C.在高温下进行是为了提高反应物的转化率

D.使用催化剂不仅可以加快反应速率还可以降低反应所需的温度

(2)一定温度下，在密闭容器中充入1molN2和3molH2并发生反应，若容器容积恒定，达到平衡时，气体的压强为原来的，则N2的转化率为______________。

(3)工业上合成氨的部分工艺流程如下：

请用平衡移动原理来解释在流程中及时分离出氨气的原因_____________________________。

(4)某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响。实验结果如图所示(图中T表示温度，n表示H2物质的量)。

①图象中T2和T1的关系是：T2_______T1(填“>”“<”或“=”)

②a、b、c、d四点所处的平衡状态中，反应物N2的转化率最高的是___________（填字母）。

(5)恒温下，往一个4L的密闭容器中充入5.2molH2和2molN2，反应过程中对NH3的浓度进行检测，得到的数据如下表所示：

此条件下该反应的化学平衡常数K=_______________。

(6)氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径。

已知：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　　　　 △H= -92 kJ·mol-1

N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　　　 △H= +181 kJ·mol-1

2H2(g)＋O2 (g) 2H2O(g)　　　 △H= -484 kJ·mol-1

写出氨气催化氧化生成NO和水蒸气的热化学方程式________________________________________。

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化学对社会发展与进步产生着巨大的贡献。德国化学家哈伯(F.Haber)的重要贡献是(　　)

A. 实验证实了夸克的存在

B. 发现了黄绿色气体氯气

C. 开发了合成氨的生产工艺

D. 提出了蛋白质分子的螺旋结构模型

高二化学单选题中等难度题查看答案及解析

在科学史上每一次重大的发现都极大地推进了科学的发展。我国宁波藉科学家屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖，她成为首获科学类诺贝尔奖的中国本土科学家。她获奖的原因是发现了

A．青蒿素　　　　　　　　　　　　　　　　 B．合成氨的生产工艺

C．提示了燃烧的本质　　　　　　　　　　 D．维生素

高二化学选择题中等难度题查看答案及解析

合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：△H=-92.4kJ·L-1，一种工业合成氨的简易流程图如下：

（1）步骤II中制氯气原理如下：

I.　　 △H=+206.4kJ·L-1

II.　　 △H=-41.2kJ·L-1

①对于反应I，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的是____________________。

a.升高温度　 b.增大水蒸气浓度　　 c.加入催化剂　　 d.降低压强

②利用反应II，将CO进一步转化，可提高H2产量。若1mol CO和H2的混合气体（CO的体积分数为20%）与H2O反应，得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体，则CO转化率为_______________。

（2）图1表示500℃、60.0Mpa条件下，原料气投料比平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：________。

（3）上述流程图中，使合成氨气放出的能量得到充分利用的主要步骤是（填序号）________。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：_______________。

高二化学工业流程简单题查看答案及解析

合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)　　 △H ＝ －92.4 kJ·mol－1 ,　 一种工业合成氨的简易流程图如下：

（1）天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式　　　　　　　　　　 。

（2）步骤Ⅱ中制氢气原理如下：

① CH4 (g) + H2O (g) CO (g) + 3H2 (g)　　 △H ＝ +206.4 kJ·mol－1

② CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)　　 △H ＝ －41.2 kJ·mol－1

写出氢气和二氧化碳气体反应生成甲烷和水蒸气的热化学方程式　　　　　　　　　　 。

对于反应①，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的措施是　　　　 。

a．升高温度　　　 　　 b．增大水蒸气浓度　　　　

c．加入催化剂　　　 d．降低压强

（3）上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)　　　　　　 。

（4）用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应为：

2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g) ΔH<0

某温度下，向容积为100L的密闭容器中通入4mol NH3和2molCO2，该反应进行到40 s时达到平衡，此时CO2的转化率为50%。若保持其它条件不变情况下，请在图中用实线画出使用催化剂时该反应(0~70s)的进程曲线。

（5）25℃时，向a mol NH4NO3固体中滴加b L氨水后溶液恰好呈中性，所滴加氨水的浓度为　　　　　　 mol·L－1(25℃时，NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10－5)

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合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破．合成氨反应的化学方程式为N2（g）+3H 2（g）==2NH3（g）．一定条件下，在容积固定的密闭容器中反应达平衡后，请回答

（1）若增大N2 的浓度，则化学反应速率_______（填“增大”或“减小”），化学平衡______（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）移动．

（2）若加入适当的催化剂，则化学反应速率_______（填“增大”或“减小”），化学平衡_____（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）移动．

（3）若增大NH3 的浓度，则化学反应速率_______（填“增大”或“减小”），化学平衡_______（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）移动．

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（18分）合成氨是人类科学技术上的一项重大突破。工业上以天然气为原料合成氨。其生产工艺如下：造气阶段→转化阶段→分离净化→合成阶段

（1）造气阶段的反应为：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　 ΔH＝＋206.1 kJ/mol

①在一密闭容器中进行上述反应，测得 CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如下图1所示。反应中处于平衡状态的时间为　 　　　　 　　 、 　　　　　 　　　 ；10 min时，改变的外界条件可能是　　 　　　　 　 。

②如图2所示，在初始容积相等的甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和H2O。在相同温度下发生反应，并维持反应过程中温度不变。则达到平衡时，两容器中CH4的转化率大小关系为：α甲(CH4)　 　　 　　 α乙(CH4)；

（2）转化阶段发生的可逆反应为： CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)

一定温度下，反应的平衡常数为K＝1。某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表：

此时反应中正、逆反应速率的关系式是　　 　　　　　 　　 （填序号）。

a．v(正)＞v(逆)　　　 b．v(正)＜v(逆)　　　　 c．v(正)＝v(逆)　　　 d．无法判断

（3）合成氨反应为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　　 ∆H=－92.4kJ•mol ‾1

①依据温度对合成氨反应的影响，在下图坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图。

②根据勒夏特列原理，简述提高合成氨原料转化率的一种方法　　 　　　　　 　　 。

（4）工业合成氨的热化学方程式为

N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。

在某压强恒定的密闭容器中加入2 mol N2和4 mol H2，达到平衡时，N2的转化率为50%，体积变为10 L。求：

①该条件下的平衡常数为_________；

②若向该容器中加入a mol N2、b mol H2、c mol NH3，且a、b、c均大于0，在相同条件下达到平衡时，混合物中各组分的物质的量与上述平衡相同。反应放出的热量________(填“>”“<”或“＝”)92.4 kJ。

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（14分）合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　　　 ΔH＝－92.4 kJ·mol－1

一种工业合成氨的简易流程图如下：

（1）在密闭容器中,使2 mol N2和6 mol H2混合发生下列反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应)当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比是　　 。升高平衡体系的温度(保持体积不变), 混合气体的平均相对分子质量　　 。(填“变大”“变小”或“不变”)

（2）天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：___________________________。

（3）步骤Ⅱ中制氢气原理如下：

①CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)　　 ΔH＝＋206.4 kJ·mol－1

②CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　　 ΔH＝－41.2 kJ·mol－1

对于反应①，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的措施是_____。

a．升高温度　　　　　　 b．增大水蒸气浓度　　　

c．加入催化剂　　　　　　 d．降低压强

利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2产量。若a mol CO和H2的混合气体(H2的体积分数为80%)与H2O反应，得到1.14a mol CO、CO2和H2的混合气体，则CO转化率为_____________。上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)__________。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：_____________________________________。

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合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，工业上以天然气为原料合成氨。其生产

工艺如下：造气阶段→转化阶段→分离净化→合成阶段

（1）造气阶段的反应为：CH4（g）＋H2O（g） CO（g）＋3H2（g）　　 ΔH＝＋206.1 kJ/mol

①在一个密闭容器中进行上述反应， 测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如下图1所示，10min时，改变的外界条件可能是　　　　　　　　　　　 。

②如图2所示，在初始容积相等的甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和H2O。在相同温度下发生反应，并维持反应过程中温度不变。则达到平衡时，两容器中CH4的转化率大小关系为：α甲（CH4）

　　　　　　　　 α乙（CH4）

（2）转化阶段发生的可逆反应为：CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），在一定温度下，反应的平衡常数为K＝1。某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表：

此时反应中正、逆反应速率的关系式是　　　　　　　　 （填序号）。

a．v（正）＞v（逆）　　　　 b．v（正）＜v（逆）　　　　　　 c．v（正）＝v（逆）　　　 d．无法判断

（3）合成氨反应为：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）　　 ∆H=－92.4kJ/mol，根据勒夏特列原理，简述提高合成氨原料转化率的一种方法　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）工业合成氨的热化学方程式为N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　　 ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。在某压强恒定的密闭容器中加入2mol N2和4mol H2，达到平衡时，N2的转化率为50%，体积变为10 L。求：

①该条件下的平衡常数为_________；

②若向该容器中加入a mol N2、b mol H2、c mol NH3，且a、b、c 均大于0，在相同条件下达到平衡时，混合物中各组分的物质的量与上述平衡相同。反应放出的热量__________（填“>”“<”或“＝”）92.4 kJ。

③在一定温度下，在一个容积不变的密闭容器中，发生合成氨反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是____________

a．v（N2）=3v（NH3）

b．混合气体的密度不随时间改变

c．混合气体的平均相对分子质量不随时间改变

d．容器中的压强不随时间改变

e．c（N2）=c（NH3）

高二化学填空题极难题查看答案及解析