为研究哈伯法合成氨反应，T℃时，在容积为2 L恒容容器中通入4 mol N2和12mol ...

为研究哈伯法合成氨反应，T℃时，在容积为2 L恒容容器中通入4 mol N2和12mol H2，反应如下： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　 △H=-92.0kJ•mol-1，相关键能数据如下：

若25min时反应达到平衡，各物质浓度随时间变化曲线如下图中甲、乙、丙。回答下列问题：

(1)0-25min内，反应的平均速率v(H2)为_________；表中X=_________________。

(2)T℃时，该反应的平衡常数K=_____________ （用最简分数表达）。

(3)T℃时，若起始充入8mol N2和24 mol H2，则反应刚达到平衡时，表示c( H2)在右图中相应的点为_____（填字母）。

(4)以煤为主要原料的合成氨工业中，原料气氢气常用下述方法获得：

①C(s) +H2O(g)CO(g) +H2(g)　 △H1

②CO(g) +H2O(g)CO2(g) +H2(g)　 △H2

若已知CO和H2的燃烧热分别为283 kJ·mol-l和285.8kJ·mol-l；H2O( g) =H2O(1)　　 △H =-44kJ·mol-l　 则△H2=_______________。

(5)氨气是生产硝酸的重要原料，其过程如下：

写出步骤I的化学方程式：_________________。

(6)下图是科学家提出的利用电解法常温常压下由氮气、氢气合成氨的示意图：

由图可知，钯电极B是电解池的________（填“阴极”或“阳极”）；钯电极A上的电极反应式为________。

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哈伯法合成氨技术的相关反应为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　　 △H=－93kJ/mol

(1)试根据表中所列键能数据计算a的数值为_____________。

(2)在600℃下，向2L密闭容器中充入一定量的反应物并开始上述反应，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)= _____________，若该温度下K=0.0016L2/mol2，则在10min时c(H2)= _____________。

(3)在哈伯合成法中，平衡时NH3的体积分数与反应体系的压强(P)、温度(T)的关系如图B。则P1_____________P2(选填¨大于”、“小于”或¨不能确定”)，其他条件相同，不同压强下在刚开始反应时反应物活化分子浓度较大的是_____________(选填“P1”、“P2”、“P3”或“不能确定”)，在日本的合成氨工业中，选择合成温度为700℃的较高温，试从化学动力学的角度分析其理由是_____________。

(4)研究表明，合成氨的速率与相关物质的浓度的关系为v=kc(N2)c(H2)3/2c(NH3)－1，k为速率常数。能使合成氨的速率增大的措施是_____________。

A.使用更有效的催化剂

B.总压强一定，增大n(N2 )/n(H2)的值

C.升高反应温度

D.按照原来比值增大反应物的浓度

E.将原容器中NH3及时分离出来

(5)如图是利用NH3催化氧化释放出电能的电池结构示意图(氧化产物为无污染性气体)，放电时O2应从_____________(填“a”或“b”)处通入，该电池负极的电极反应式为_____________。

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（12分）在一容积为2L的密闭容器内加入0.2mol的N2和0.6mol的H2，在一定条件下发生如下反应：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H<0，反应中NH3的浓度变化如下图：

（1）根据上图，4min～5min之间，反应处于_________状态；（填“平衡”或“非平衡”）。

计算0～4min内，平均反应速率υ(NH3)=　　　　　　　　 　 。

（2）反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若改变反应温度，反应达到新平衡后，则NH3的物质的量浓度不可能为　　　　　　　　　　 。

A．0.2mol·L－1　　　　 B．0.12mol·L－1　　　　 C．0.10mol·L－1　　　　 D．0.08mol·L－1

（3）反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，把容器的体积缩小为原来的一半，则平衡________________移动（填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”），化学平衡常数________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（4）在第5分钟末，将容器体积缩小为原来的一半后，若在第8分钟末达到新的平衡时（此时NH3的浓度约为0.25mol·L－1）。请在上图中画出第5分钟末到平衡时NH3浓度的变化曲线。

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氨的合成对社会发展与进步有巨大贡献。

(1)某温度下，在容积均为2L的两个密闭容器中分别发生反应。N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-92.0kJ/mol。相关数据如下:

①下列情况能说明该反应一定达到中平衡状态的是_____(填字母)。

A.3v(N2)正=v(H2)逆　　　　　　　　　　　　　 B.N2、H2的浓度之比不再随时间改变

C.容器内混合气体的密度保持不变　　　　 D.容器内混合气体的平均相对分子质量不变

②其他条件不变，达到平衡后，下列不能提高H2转化率的操作是_____ (填字母)。

A.升高温度　　　 B.充入更多的H2　　　 C.移除NH3　　　 D.压缩容器体积

③c1__c2(填“>”“<”或“=”)。

(2)合成氨也可以采用电化学法，其原理如右图所示。则阴极的电极反应式是_________。

(3)已知:氨在某催化剂催化氧化过程中主要有以下两个竞争反应:

反应I:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)　 △H=-906kJ/mol

反应II:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)　　 △H=-1267kJ/mol

①该条件下，N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=_____kJ/mol

②为分析催化剂对反应的选择性，在1L密闭容器中充入1molNH3和2molO2，在一定时间内测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示。

该催化剂在较低温度时主要选择___填“反应I”或“反应II”)。当温度高于840℃时，反应I中NO的物质的量减少的原因是________。520℃时，反应I的平衡常数K=____(只列算式不计算)。

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已知合成氨的反应为：N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）；△H=－QkJ·mo（Q>0）。

在同温同压下向密闭容器甲中通入lmolN₂和3molH₂，达平衡时，放出的热量为Q_lkJ；

向另一容积相同的密闭容器乙中通入0．5molN₂和1．5 molH₂，反应达平衡时，放出的热量为Q₂kJ。则下列关系式正确的是

A．2Q₂<Q_l<Q       B．2Q₂=Q₁<Q     C．2Q₂=Q₁=Q     D．Q_l<Q₂<Q

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在合成氨工业和硝酸制备工业中，常产生N2O、NO和NO2等氮氧化物造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。

(1)在2L密闭容器中通入3mol H2和1mol N2，测得不同温度下，NH3的产率随时间的变化如图所示。

①下列有关说法正确的是________（填序号）。

A．a处的v正>0

B．e点的v净=0

C．由b点到c点混合气体相对分子质量逐渐增大

D．平衡时，通入氩气平衡正向移动

②T2温度时，0~5min内v（N2）=___mol·L-1·min-l

③已知：瞬时速率表达式v正=k正c3(H2)∙c(N2)，v逆=k逆c2(NH3)（k为速率常数，只与温度有关）。温度由T1调到T2，活化分子百分率________。（填“增大”“减小”或“不变”）,

k正增大倍数____k逆增大倍数（填“大于”“小于”或“等于”）。T1°C时，____

(2)工业生产尾气中产生的N2O需进行分解处理，用碘蒸气可大大提高N2O的分解速率，反应历程如下:

第一步：I2(g)=2I(g) （快反应）

第二步：I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g) （慢反应）

第三步： IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+I(g) （ 快反应）

在反应过程中，I2的浓度与N2O分解速率_____ （填“有关”或“无关”）；第___步反应对总反应速率起决定性作用；第二步的活化能比第三步____（填 “大”“小”或“相等”）。

(3)已除去N2O的硝酸尾气NO和NO2可用NaOH溶液吸收，写出NO和NO2与NaOH反应生成一种盐的反应方程式：_______；已知，常温下HNO2的电离常数Ka=5×10-4，则0.5mol/L对应钠盐的pH值为_______

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容积均为2L的甲乙丙三个恒容密闭容器中均加入0.10mol/L的N2、0.26mol/L的H2，进行合成氨反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　　 △H=-92.4kJ/mol。图1表示不同反应条件下N2的浓度随时间的变化，图2表示其它条件相同，温度分别为T1、T2、T3且恒定不变，达到平衡时NH3的质量分数。

下列判断不正确的是

A. 图2 中反应速率最快的是容器丙

B. 图1 中容器乙的反应可能使用了催化剂

C. 图l 中容器乙0～5 min时间内v(N2) = 0.012mol/(L·min)

D. 图1 中容器丙内反应的平衡常数为2.5

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合成氯是人类研究的重要课题，目前工业合成氨的原理为：

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-93．0kJ/mol

（1）某温度下，在2 L密闭容器中发生上述反应，测得数据如下

①0~2 h内，v（N2）=　　　　　　　　 。

②平衡时，H2的转化率为____；该温度下，反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常数K=　　 。

③若保持温度和体积不变，起始投入的N2、H2、NH3的物质的量分别为a mol、b mol、c mol，达到平衡后，NH3比的浓度与上表中相同的为　　　　 （填选项字母）。

A．a=l、b=3．c=0　 　　　　 B．a=4、b=12、c=0

C．a=0、b=0．c=4　 　　　 D．a=l、b=3、c=2

（2）另据报道，常温、常压下，N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应，生成NH3和O2。已知：H2的燃烧热ΔH=-286kJ/mol，则陪制NH3反应的热化学方程式为 　　　　　 。

（3）采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H'），通过电解法也可合成氨，原理为：

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。在电解法合成氨的过程申，应将N2不断地通入　　 ___极，该电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　 。

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