在1905年,德国人哈伯发明了工业合成氨技术,其反应方程式是N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。下图是合成氨反应平衡混合气中NH3的体积分数随温度或压强变化的曲线,图中L(L1、L2)、X分别代表温度或压强。下列说法正确的是
A. L代表的是压强,且L1>L2
B. L代表的是压强,且L1<L2
C. L代表的是温度,且L1<L2
D. L代表的是温度,且L1>L2
高二化学单选题中等难度题
在1905年,德国人哈伯发明了工业合成氨技术,其反应方程式是N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。下图是合成氨反应平衡混合气中NH3的体积分数随温度或压强变化的曲线,图中L(L1、L2)、X分别代表温度或压强。下列说法正确的是
A. L代表的是压强,且L1>L2
B. L代表的是压强,且L1<L2
C. L代表的是温度,且L1<L2
D. L代表的是温度,且L1>L2
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(12分)氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一。德国人哈伯在1905年发明了合成氨的方法,其合成原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH= -92.4 kJ·mol-1,他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。在密闭容器中,使2 mol N2和6 mol H2混合发生上述反应,达到平衡:
(1)此时,N2和H2的浓度比是 ;N2和H2的转化率比是 。
(2)若恒容下升高温度,则混合气体的相对分子质量 ;密度 。(填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)若充入氩气,并保持压强不变,平衡将 ;(填“正向”“逆向”或“不”)移动。
(4)若容器恒容、绝热, 加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,达到新平衡后,容器内温度 (填“大于”“小于”或“等于”)原来的2倍。
高二化学填空题中等难度题查看答案及解析
(12分)氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工品之一。德国人哈伯在1905年发明了合成氨的方法,其合成原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4KJ/mol.他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。在密闭容器中,使2molN2和6molH2混合发生下列反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应)
(1)当反应达到平衡时, N2和H2的转化率比是 。
(2)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 ,密度 。(填“变大”“变小”或“不变”)
(3)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。
(4)若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将 (填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后,容器内温度 (填“大于”“小于”或 “等于”)原来的2倍。
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氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一。德国人哈伯在1905年发明了合成氨的方法,其合成原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ/mol,他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。密闭容器中,使2 mol N2和6 mol H2混合发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应)。
(1)当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比是___________;N2和H2的转化率比是_____________。
(2)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____________,密度_____________。(填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将_____________(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
(4)若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将________(填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后,容器内温度________(填“大于”、“小于”或“等于”)原来的2倍。
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(15分)氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一。课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法,是德国人哈伯在1905年发明的,其合成原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);△H<0他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。工业上合成氨的部分工艺流程如下:
气体 | 氮气 | 氢气 | 氨 |
熔点(℃) | -210.01 | -252.77 | -77.74 |
沸点(℃) | -195.79 | -259.23 | -33.42 |
反应体系中各组分的部分性质见上表:
(1)合成氨反应的平衡常数很小,所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过把混合气体的温度降低到________℃使混合气体分离出来产品;继续循环的气体是________。
(2)工业上采取用上述(1)操作的目的:________
________。
(3)已知拆开1molH-H键,1molN-H键,1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为________________________________。
(4)合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应: N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在673K,30MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。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处反应达到平衡
C.点d (t1时刻) 和点 e (t2时刻) 处n(N2)不一样
D.其他条件不变,773K下反应至t1时刻, n(H2)比上图中d点的值大
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氨是重要的氮肥,是产量较大的化工产品之一。课本里介绍的合成氨技术称为哈伯法,是德国人哈伯在1905年发明的,其合成原理为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1
他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。试回答下列问题:
(1)合成氨工业中采取的下列措施可用勒夏特列原理解释的是________。
A.采用较高压强
B.采用500 ℃的高温
C.用铁触媒作催化剂
D.将生成的氨液化并及时从体系中分离出来,剩余N2和H2循环到合成塔
中,并补充N2和H2
(2)下图是实验室模拟工业合成氨的简易装置,简述检验有氨气生成的方法:
_________________________________________________________________。
(3)在298 K时,将10 mol N2和30 mol H2通入合成塔中,放出的热量小于924kJ,原因是______________________________
(4)1998年希腊亚里斯多德大学的Marmellos和Stoukides采用高质子导电性
的SCY陶瓷(能传递H+),实现了高温、常压下高转化率的电化学合成氨。其
实验装置如下图,则其阴极的电极反应式为____________________________。
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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:
时间/min | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
c(NH3)/mol·L-1 | 0.08 | 0.14 | 0.18 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
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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1905年德国化学家哈伯发明了合成氨的方法。他因此获得了1918年度诺贝尔化学奖。哈伯法合成氨需要在20—50 MPa的高压和500 ℃的高温下,用铁作催化剂,且氨转化率10%—15%。2005年6月27日美国化学会刊报道,美国俄勒冈大学的化学家使用了一种名为transFe(DMeOPrPE)2Cl2的铁化合物。用transFe(DMeOPrPE)2Cl2作催化剂,在常温常压下合成出氨,反应可表示为N2+3H22NH3,有关说法正确的是
A.不同的催化剂对化学反应速率影响均相同
B.新法合成与哈伯法相比不需要在高温条件下,可节约大量能源,极具发展远景
C.新法合成能在常温下进行是因为不需要断裂化学键
D.哈伯法合成氨是吸热反应,新法合成氨是放热反应
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1905年德国化学家哈伯发明了合成氨的方法。他因此获得了1918年度诺贝尔化学奖。哈伯法合成氨需要在20—50 MPa的高压和500 ℃的高温下,用铁作催化剂,且氨转化率10%—15%。2005年6月27日美国化学会刊报道,美国俄勒冈大学的化学家使用了一种名为transFe(DMeOPrPE)2Cl2的铁化合物。用transFe(DMeOPrPE)2Cl2作催化剂,在常温常压下合成出氨,反应可表示为N2+3H22NH3,有关说法正确的是
A.不同的催化剂对化学反应速率影响均相同
B.新法合成与哈伯法相比不需要在高温条件下,可节约大量能源,极具发展远景
C.新法合成能在常温下进行是因为不需要断裂化学键
D.哈伯法合成氨是吸热反应,新法合成氨是放热反应
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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,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___________。
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