工业合成氨是人工固氮方法之一。I．已知下列物质的键能：则N2(g)＋3H2(g)=2NH3...

工业合成氨是人工固氮方法之一。

I．已知下列物质的键能：

则N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)　 △H=_____________。

Ⅱ．恒温下，将一定量N2、H2置于10L的容器中发生反应，反应过程中各物质浓度随时间变化如下图。

（1）图中0～2s内的反应速率v(H2)=　　　　　　　 ；该温度下平衡常数的计算表达式为__________。

（2）该反应达到平衡的标志为　 　　　　　 （填序号）。

A．混合气体的平均相对分子质量不变

B．物质的量浓度比等于系数比

C．容器内温度不变

D．断裂1moIH-H键同时断裂2molN-H键

（3）若其它条件不变，将恒容条件变为恒压，则平衡时c(N2)　 　　　　 （填“增大”、“减小”、“不变’’或“不能确定”）。

（4）哈伯研究所因证实N2、H2在固体催化剂(Fe)表面吸附和解吸以合成氨的过程而获诺贝尔奖。若用分别表示N2、H2、NH3和固体催化剂，则在固体催化剂表面合成氨的过程可用下图表示：

①吸附后，能量状态最低的是　 　　　　　　　　 （填字母序号）。

②由上述原理，在铁表面进行NH3的分解实验，发现分解速率与浓度关系如图。从吸附和解吸过程分析，c0前速率增加的原因可能是　 　　　　 　 ；c0后速率降低的原因可能是　　 　　　　 。

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运用化学反应原理研究部分单质及其化合物的反应有重要意义。

（1）氨是氮循环过程中的重要物质，是氮肥工业的重要原料。氨的合成目前普遍使用的人工固氮方法：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。请回答：

①已知：H-H键能为436kJ/mol，N　　 N键能为945kJ/mol，N一H键能为391kJ/mol．由键能计算消耗1molN2时的△H=_________。若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡_______移动（填“向左”、“向右”或“不”）；

②如图中：当温度由T1变化到T2时，KA______KB（填“＞”、“＜”或“=”）。

（2）氨气溶于水得到氨水。NO2可用氨水吸收生成NH4NO3，25℃时，将amolNH4NO3溶于水，溶液显酸性，原因是___________（用离子方程式表示），向该溶液滴加bL氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中水的电离平衡将__________（填“正向”、“不”或“逆向”）移动，所滴加氨水的浓度为________mol/L（用含a、b的代数式表示），（NH3·H2O的电离平衡常数取Kb=2×10-5mol/L）

（3）硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g)△H＜0，是工业上生产硫酸的关键步骤。

①在某温度时，该反应的平衡常数K=0.75，若在此温度下，向100L的恒容密闭容器中，充入3mol SO2、4mol O2和4mol SO3，则反应开始时正反应速率________逆反应速率（填“＜”、“＞”或“=”）。

②在①中的反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO2(g)平衡浓度比原来减小的是________。

a．保持温度和容器体积不变，充入1.0mol SO3(g)

b．保持温度和容器内压强不变，充入2.0mol He

c．降低温度

d．在其他条件不变时，减小容器的容积

③由硫酸可制得硫酸盐．在一定温度下，向K2SO4溶液中滴加Na2CO3溶液和BaCl2溶液，当两种 沉淀共存时，＝_________。

[已知该温度时，Ksp(BaSO4)=1.3×10-10，Ksp(BaCO3)=5.2×10-9]

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科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。目前合成氨技术原理为：N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)；△H＝—92.4kJ·mol—1。在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处反应达到化学平衡状态

C．点d和点e处的n(N2)不相同

D．点e反应达到化学平衡状态，反应停止

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氨气是一种重要的化工原料，氨态氮肥是常用的肥料。

工业合成氨的化学方程式:N2 + 3H2 2NH3　 +92.4KJ

（1）它是氮的固定的一种，属于_____________（　 选填“大气固氮”、“生物固氮” “人工固氮”）；若升高温度，该平衡向____________方向移动（选填“正反应”或“逆反应”）。

（2）该反应达到平衡状态的标志是______________。（选填编号）

a．压强不变　　 　　 b．v正(H2)= v正(NH3)　　 　　 c．c (N2)不变　　 　　 d．c(NH3)= c(N2)

（3）欲使NH3产率增大，可采取的措施有_____________、____________。若容器容积为2L，开始加入的N2为0.1mol，20s后测得NH3的物质的量为0.08mol，则N2的平均反应速率为_________________________________________mol/(L∙S)。

（4）如右图所示，将集有氨气的试管倒置于水槽中，观察到试管内液面上升，溶液变为红色，解释发生该现象的原因____________________________________。

（5）（NH4）2SO4是常用的氮肥，长期施用时会使土壤酸化板结，

用离子方程式表示原因___________________________________

检验（NH4）2SO4含NH4+的方法是_______________________________。

___________________________________________________.

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(16分)合成氨技术的发明使工业化人工固氮成为现实。

(1)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　 H=-92．2kJ·mol-1。在一定条件下反应时，当生成标准状况下33.6LNH3时，放出的热量为　　　　　　　　 。

(2)合成氨混合体系在平衡状态时NH3的百分含量与温度的关系如下图所示。由图可知：

①温度T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1　　　　 K2 (填“>”或“<”)。若在恒温、恒压条件下，向平衡体系中通入氦气，平衡　　　　 移动、(填“向左”、“向右”或“不”)。

②T2温度时，在1L的密闭容器中加入2.1mol N2、l.5molH2，经10min达到平衡，则v(H2)= 　　　　　 。达到平衡后，如果再向该容器内通入N2、H2、NH3各0.4mol，则平衡 　 　　 移动(填“向左”、“向右”或“不”)。

(3)工业上用CO2和NH3反应生成尿素：CO2(g)+2NH3(g)H2O(1)+CO(NH2)2(1) △H，

在一定压强下测得如下数据：

①则该反应△H　　 0，表中数据a 　 d，b　　 f(均选填“>”、‘‘=”或“<”)。

②从尿素合成塔内出来的气体中仍含有一定量的CO2、NH3，应如何处理　　　　　　　　 。

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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)　ΔH＝－92.2 kJ·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)＝9.00 mol·L－1，c(N2)＝3.00 mol·L－1，c(NH3)＝4.00 mol·L－1，此温度下该反应的平衡常数K＝________。

(2)在三个相同容器中各充入1 mol N2和3 mol 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________(填字母)。

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)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气，化学方程式为：C(s)＋H2O(g)=H2(g)＋CO(g)

ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7J·K－1 ·mol－1

该反应在常温下能否自发进行？________(填“能”或“不能”)。

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（12分）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。合成氨工业中原料气N₂可从空气中分离得到，H₂可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得。我国合成氨工业目前的生产条件为：催化剂－铁触媒，温度－400～500℃，压强－30～50MPa。

回答下列问题：

（1）合成氨工业中原料气压缩到30～50MPa的原因是________。从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，实际生产中采用400～500℃的高温，原因之一是考虑到催化剂的催化活性，原因之二是________。

（2）500℃、50MPa时，在容积为VL的容器中加入n mol N₂、3n mol H₂，反应达平衡后测得平衡常数为K，此时N₂的转化率为x。则K和x的关系满足K＝________。

（3）甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为：CH₄(g)＋H₂O(g)＝CO(g)＋3H₂(g)。部

分物质的燃烧热数据如下表：

已知1mol H₂O(g)转变为1mol H₂O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH₄和H₂O(g)在高温下反应的热化学方程式________。

（4）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl－NH₄Cl为电解质溶液制取新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式________。

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（12分）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。合成氨工业中原料气N₂可从空气中分离得到，H₂可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得。我国合成氨工业目前的生产条件为：催化剂－铁触媒，温度－400～500℃，压强－30～50MPa。回答下列问题：

（1）合成氨工业中原料气压缩到30～50MPa的原因是________。从平

衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，实际生产中采用400～500℃的高温，

原因之一是考虑到催化剂的催化活性，原因之二是________。

（2）500℃、50MPa时，在容积为VL的容器中加入n mol N₂、3n mol H₂，反应达平衡后

测得平衡常数为K₁，此时N₂的转化率为x。则K₁和x的关系满足K₁＝________。

若温度为400℃，平衡常数为K₂，则K_{1________}K₂（填“<”、“=”或“>” ）

（3）甲烷在高温下与水蒸气反应的热化学反应方程式为：

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

又已知: H₂（g） +1/2 O₂（g）== H₂O（l）；△H₁=-285．8kJ/mol

CO（g） + 1/2 O₂（g）＝CO₂（g）；△H₂=-283．0kJ/mol

CH₄（g） +2 O₂（g）== CO₂（g）+ 2H₂O（l）；△H₃=-890．3kJ/mol

H₂O（g）== H₂O（l）；  △H₄=-44．0kJ/mol

①写出H₂（g）完全燃烧生成气态水的热化学方程式。

②CH₄（g）＋H₂O（g）＝CO（g）＋3H₂（g）； △H=kJ/mol

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科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。

(1)合成氨的原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4 kJ/mol，该反应的能量变化如图所示。

①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是　　　　 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

②将0.3 mol N2和0.5 mol H2充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下达到平衡，测得容器内气体压强变为原来的，此时H2的转化率为　　 ；欲提高该容器中H2的转化率，下列措施可行的是　　　　　　　 (填选项字母)。

A.向容器中按原比例再充入原料气

B.向容器中再充入一定量H2

C.改变反应的催化剂

D.液化生成物分离出氨

(2)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和TiO2)表面与水发生反应：

2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)

ΔH=+1 530 kJ/mol

又知：H2O(l)H2O(g)　　　　 ΔH=+44.0 kJ/mol

则2N2(g)+6H2O(g)4NH3(g)+3O2(g) ΔH=　　　　 kJ/mol，该反应的化学平衡常数表达式为K　　　　　　 ，控制其他条件不变，增大压强，K值　　　 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

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