目前Haber-Bosch法是工业合成氨的主要方式，其生产条件需要高温高压。为了有效降低能...

目前Haber-Bosch法是工业合成氨的主要方式，其生产条件需要高温高压。为了有效降低能耗，过渡金属催化还原氮气合成氨被认为是具有巨大前景的替代方法。催化过程一般有吸附—解离—反应—脱附等过程，图示为N2和H2在固体催化剂表面合成氨反应路径的势能面图(部分数据略)，其中“*”表示被催化剂吸附。

(1)氨气的脱附是____过程(填“吸热”或“放热”)，合成氨的热化学方程式为_____

(2)合成氨的捷姆金和佩热夫速率方程式为 w= k1 p(N2)-k2 ，w为反应的瞬时总速率，为正反应和逆反应速率之差，k1、k2是正、逆反应速率常数。合成氨反应N2+3H2⇌2NH3的平衡常数Kp=_________(用k1，k2表示)(注：Kp用各物质平衡分压来表示)。

(3)若将2.0molN2和6.0molH2通入体积为1L的密闭容器中，分别在T1和T2温度下进行反应。曲线A表示T2温度下n(H2)的变化，曲线B表示T1温度下n(NH3)的变化，T2温度下反应到a点恰好达到平衡。

①温度T1___T2 (填“＞”、“＜”或“＝”下同)，T1温度下恰好平衡时，曲线B上的点为b(m， n )，则m___12，n__2。

②T2 温度下，反应从开始到恰好平衡时平均速率v(N2) =_____。

③T2温度下，合成氨反应N2+3H2⇌2NH3的平衡常数的数值是____；若某时刻，容器内气体的压强为起始时的80%，则此时v(正)____v(逆)(填“＞”、“＜”或“＝”)。

(4)工业上通过降低反应后混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质的方法， 其原理类似于下列方法中的___(填序号)。

A.过滤　　 B.蒸馏　　　　 C.渗析　　　　 D.萃取

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地球上的氮元素对动植物有重要作用，其中氨的合成与应用是当前的研究热点。人工固氮最主要的方法是Haber—Bosch法。通常用以铁为主的催化剂在400～500℃和10～30MPa的条件下，由氮气和氢气直接合成氨。

在Fe催化剂作用下的反应历程为（*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的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。

请回答：

(1)已知合成氨反应中生成1 mol NH3放出46kJ热量，该反应的热化学方程式为______

(2)实际生产中，原料气中N2和H2物质的量之比为1：2.8。分析说明原料气中N2过量的理由________。

(3)关于合成氨工艺的下列理解，正确的是____________。

A．合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零

B．控制温度远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率

C．基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行

D．原料中N2由分离空气得到，H2由天然气与水蒸气反应生成，原料气需要经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生

(4)已知反应：N2(g)+H2(g)⇌NH3(g)标准平衡常数,其中为标准压强（1×105Pa），、和为各组分的平衡分压，如：=，p为平衡总压，为平衡系统中NH3的物质的量分数。

若N2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，N2的平衡转化率为，则=_________（用含的最简式表示）。

(5)常温常压下电解法合成氨的原理如图所示：

①阴极生成氨的电极反应式为__________。

②阳极产物只有O2，电解时实际生成的NH3的总量远远小于由O2理论计算所得NH3的量，结合电极反应式解释原因：___________________。

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I.科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。目前合成氨的技术原理为氮气和氢气在高温高压催化剂条件下生成氨气，一定条件下，向一个2L的密闭容器中充入2molN₂和6molH₂，反应达平衡时生成NH₃的浓度为0.5mol/L，并放出QkJ热量，该反应的热化学方程式可表示为______。

II.已知：N₂O₄(g)2NO₂(g)  △H＝＋57.20kJ/mol。

在100⁰C时，将0.100molN₂O₄气体充入lL恒容抽空的密闭容器中，每隔一定时间对该容器内的物质浓度进行分析得到下表数据：

(1)该反应的平衡常数表达式为______；从表中数据分析：c₁ ______c₂、c₃______c₄(选填“>”、“<”或“=”）。

(2)在右图中画出并标明此反应中N₂O₄和NO₂的浓度随时间变化的曲线。

(3)在上述条件下，从反应开始至达到化学平衡时，四氧化二氮的平均反应速率为______。

(4)若起始时充入NO₂气体0.200mol，则达到平衡时NO₂ 气体的转化率为______；其它条件不变时，下列措施能提高NO₂转化率的是______ (填字母）。

A.减小NO₂的浓度   B.降低温度       C.增加NO₂的浓度

D.升高温度       E.再充入一定量的He

(5)向容积相同、温度分别为T₁和T₁的两个密闭容器中分别充入等量NO₂，发生反应：2NO₂ N₂O₄(g) (g)  △H＝－57.20kJ/mol。恒温恒容下反应相同时间后，分别测得体系中NO₂的百分含量分别为a₁和a₂。巳知T₁<T₂,则a₁____a₂ (选择A、B、C、D填空）。

A.大于     B.小于     C.等于    D.以上都有可能

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氨是最重要的化工产品之一,其生产方法也在逐渐改进中，各国科学家均在为提高氨的产量，降低能耗做各种有益的探究; 氨在工业上有广泛用途。

（1）合成氨用的 H2 可以 CH4 为原料制得。已知相关的化学键键能数据如下：

则 CH4(g)与 H2O(g)反应生成 CO(g)和 H2(g)的热化学方程式　　　　　　　　 。

（2）近年有人将电磁场直接加在氮气与氢气反应的容器内，在较低的温度和压强条件下合成氨，获得了 较好的产率。从化学反应本质角度分析，电磁场对合成氨反应的作用是　　　　 。

（3）在 425℃、A12O3 作催化剂，甲醇与氨气反应可以制得(CH3)2NH。(CH3)2NH 显弱碱性，与盐酸反应 生成(CH3)2NH2Cl ,溶液中各离子浓度由小到大的顺序为　　　　　　　　 。

（4）直接供氨式碱性燃料电池的电池反应式 4NH3 + 3O2 = 2N2+ 6H2O，负极电极反应式为　　　　 。

（5）如下图，采用 NH3 作还原剂，烟气以一定的流速通过两种不同催化剂，测量逸出气体中氮氧化物含 量，从而确定烟气脱氮率，反应原理为：NO(g) +NO2(g)+2NH3(g)2N2(g) + 3H2O(g)。（注：脱氮率即氮氧化物转化率）

①对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也 可以表示平衡常数（记作 KP），则上述反应的 KP＝_______。

②以下说法正确的是________。

A．上述反应的正反应为吸热反应。

B．相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响。

C．催化剂①、②分别适合于 250℃和 450℃左右脱氮

D．曲线①、②最高点表示此时平衡转化率最高

（6）氨气制取尿素[CO(NH2)2]的合成塔中发生反应：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)。下图 为合成塔中不同氨碳比 a [n(NH3)/n(CO2)] 和水碳比 b [n(H2O)/n(CO2)]时二氧化碳转化率（x%）。b 宜控制在__________(填序号)范围内

A．0.6～0.7　　 B．1～1.1　　 C．1.5～1.6

a 宜控制在 4.0 左右，理由是___________。

（7）氨氧化法制硝酸工业中，可用尿素溶液除去尾气中氮氧化物（NO 和 NO2）。尾气中的 NO、NO2 与 水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素反应生成对大气无污染的气体。1 mol 尿素能吸收工业尾气中氮氧化 物（假设 NO、NO2 体积比为 1:1）的质量为 　　　　　 g。

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氨是最重要的化工产品之一，其生产方法也在逐渐改进中，各国科学家均在为提高氨的产量，降低能耗作各种有益的探究；氨在工业上有广泛用途。

(1)合成氨用的H2可以CH4为原料制得。已知相关的化学键键能数据如下：

则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式__________。

(2)近年有人将电磁场直接加在氮气与氢气反应的容器内，在较低的温度和压强条件下合成氨，获得了较好的产率。从化学反应本质角度分析，电磁场对合成氨反应的作用是___。

(3)在425℃、A12O3作催化剂，甲醇与氨气反应可以制得(CH3)2NH。(CH3)2NH显弱碱性，与盐酸反应生成(CH3)2NH2Cl，溶液中各离子浓度由小到大的顺序为___。

(4)直接供氨式碱性燃料电池的电池反应式4NH3+3O2=2N2+6H2O，负极电极反应式为___。

(5)如图，采用NH3作还原剂，烟气以一定的流速通过两种不同催化剂，测量逸出气体中氮氧化物含量，从而确定烟气脱氮率，反应原理为：NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g)。（注：脱氮率即氮氧化物转化率）

①对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作KP)，则上述反应的表达式KP=_______。

②以下说法正确的是_________。

A.上述反应的正反应为吸热反应

B.相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响

C.催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮

D.曲线①、②最高点表示此时平衡转化率最高

(6)氨气制取尿素的合成塔中发生反应：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)。图中为合成塔中不同氨碳比a和水碳比b时二氧化碳转化率(x%)，a宜控制在4.0左右，理由是__________。

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某科研团队研制出“TM﹣LiH（TM表示过渡金属）”双催化剂体系，显著提高了在温和条件下氮气和氢气合成NH3的效率，原理示意如下：

下列分析不合理的是（　　）

A.状态Ⅰ，吸收能量并有N≡N键发生断裂 B.合成NH3总反应的原子利用率是100%

C.“TM﹣LiH”能降低合成氨反应的△H D.生成NH3：2LiNH+3H2═2LiH+2NH3

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某科研团队研制出“TM﹣LiH（TM表示过渡金属）”双催化剂体系，显著提高了在温和条件下氮气和氢气合成NH3的效率，原理示意如下：

下列分析不合理的是（　　）

A.状态Ⅰ，吸收能量并有N≡N键发生断裂 B.合成NH3总反应的原子利用率是100%

C.“TM﹣LiH”能降低合成氨反应的△H D.生成NH3：2LiNH+3H2═2LiH+2NH3

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（10分）合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，目前工业上用氢气和氮气直接合成氨，制得的氨通过催化氧化可生产硝酸。

在一定条件下，若N₂和H₂以体积比1:3的比例充入一体积不变的密闭容器中反应，达到平衡状态时，测得混合气体中氨的体积分数为20.0%，则：

（1）合成氨反应达到平衡的标志 ▲ 。

A．容器内气体压强保持不变

B．容器内各物质的浓度不随时间变化

C．当υ(H₂,正)=0.3mol·L^-1·min^-1，υ(NH₃,逆)=0.2mol·L^-1·min^-1时

D．1个N≡N键断裂的同时，有3个H-H键形成

（2）达到平衡时，N₂和H₂的转化率分别为▲ 。

（3）用氨催化氧化可生产硝酸，取所生产的硝酸溶液100mL，与足量的铜反应，生成的NO₂和NO混合气体在标准状况下体积为6.72L，物质的量之比为2:1，求所生产硝酸的物质的量浓度？(请写出该小题的计算过程)

▲ 。

（4）某厂用NH₃生产硝酸，然后再制硝酸铵，其过程如下：

其中反应②为：4NO＋3O₂＋2H₂O4HNO₃，原料气为氨气和空气的混合物。

若实际生产中，反应①、②、③的转化率(或利用率)分别为a、b、c，则生产硝酸的氨气占所用氨气总量的体积分数为▲ 。

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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，目前工业上用氢气和氮气直接合成氨，制得的氨通过催化氧化可生产硝酸。

在一定条件下，若N₂和H₂以体积比1:3的比例充入一体积不变的密闭容器中反应，达到平衡状态时，测得混合气体中氨的体积分数为20.0%，则：

(1)合成氨反应达到平衡的标志▲ 。

A．容器内气体压强保持不变

B．容器内各物质的浓度不随时间变化

C．当υ(H₂,正)=0.3mol·L^-1·min^-1，υ(NH₃,逆)=0.2mol·L^-1·min^-1时

D．1个N≡N键断裂的同时，有3个H-H键形成

(2)达到平衡时，N₂和H₂的转化率分别为▲ 。

(3)用氨催化氧化可生产硝酸，取所生产的硝酸溶液100mL，与足量的铜反应，生成的NO₂和NO混合气体在标准状况下体积为6.72L，物质的量之比为2:1，求所生产硝酸的物质的量浓度？(请写出该小题的计算过程)

▲ 。

(4)某厂用NH₃生产硝酸，然后再制硝酸铵，其过程如下：

其中反应②为：4NO＋3O₂＋2H₂O4HNO₃，原料气为氨气和空气的混合物。

若实际生产中，反应①、②、③的转化率(或利用率)分别为a、b、c，则生产硝酸的氨气占所用氨气总量的体积分数为▲ 。

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工业合成氨，，下列说法不正确的是（　　 ）

A.工业采用高温条件，目的是提高反应物的转化率

B.增大压强，可提高正、逆反应速率

C.选用合适催化剂，可降低反应的活化能

D.及时分离出，可促进平衡正向移动

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