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...

（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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合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，研究表明液氨是一种良好的储氢物质。

（1）化学家Gethard Ertl证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程，示意如下图：

下列说法正确的是____（选填字母）。

A．①表示N2、H2分子中均是单键

B．②→③需要吸收能量

C．该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成

（2）氨气分解反应的热化学方程式如下：2NH3（g）N2（g）＋3H2（g）　△H，若N三N键、H一H键和N一H键的键能分别记作a、b和c（单位：kJ·mol－l），则上述反应的△H＝___kJ·mol一1。

（3）研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。下表为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率（m mol．min一1）。

①不同催化剂存在下，氨气分解反应活化能最大的是___（填写催化剂的化学式）。

②温度为T，在一体积固定的密闭容器中加入2 molNH3，此时压强为P0，用Ru催化氨气分解，若平衡时氨气分解的转化率为50％，则该温度下反应2NH3（g）N2（g）十3H2（g）用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝___。[己知：气体分压（p分）＝气体总压（p总）x体积分数]

（4）关于合成氨工艺的理解，下列正确的是___。

A．合成氨工业常采用的反应温度为500℃左右，可用勒夏特列原理解释

B．使用初始反应速率更快的催化剂Ru，不能提高平衡时NH3的产量

C．合成氨工业采用10 MPa一30 MPa，是因常压下N2和H2的转化率不高

D．采用冷水降温的方法可将合成后混合气体中的氨液化

（5）下图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气、氢气的体积比为1：3时，平衡混合物中氨的体积分数[（NH3）]。

①若分别用vA（NH3）和vB（NH3）表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率，则vA（NH3）____vB（NH3）（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在250℃、1.0×104kPa下，H2的转化率为______%（计算结果保留小数点后1位）。

（6）N2和H2在铁作催化剂作用下从145℃就开始反应，随着温度上升，单位时间内NH3产率增大，但温度高于900℃后，单位时间内NH3产率逐渐下降的原因________。

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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，研究表明液氨是一种良好的储氢物质。

（1）化学家Gethard Ertl证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程，示意如下图：

下列说法正确的是____（选填字母）。

A．①表示N2、H2分子中均是单键

B．②→③需要吸收能量

C．该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成

（2）氨气分解反应的热化学方程式如下：2NH3（g）N2（g）＋3H2（g）　△H，若N三N键、H一H键和N一H键的键能分别记作a、b和c（单位：kJ·mol－l），则上述反应的△H＝___kJ·mol一1。

（3）研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。下表为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率（m mol．min一1）。

①不同催化剂存在下，氨气分解反应活化能最大的是___（填写催化剂的化学式）。

②温度为T，在一体积固定的密闭容器中加入2 molNH3，此时压强为P0，用Ru催化氨气分解，若平衡时氨气分解的转化率为50％，则该温度下反应2NH3（g）N2（g）十3H2（g）用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝___。[己知：气体分压（p分）＝气体总压（p总）x体积分数]

（4）关于合成氨工艺的理解，下列正确的是___。

A．合成氨工业常采用的反应温度为500℃左右，可用勒夏特列原理解释

B．使用初始反应速率更快的催化剂Ru，不能提高平衡时NH3的产量

C．合成氨工业采用10 MPa一30 MPa，是因常压下N2和H2的转化率不高

D．采用冷水降温的方法可将合成后混合气体中的氨液化

（5）下图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气、氢气的体积比为1：3时，平衡混合物中氨的体积分数[（NH3）]。

①若分别用vA（NH3）和vB（NH3）表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率，则vA（NH3）____vB（NH3）（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在250℃、1.0×104kPa下，H2的转化率为______%（计算结果保留小数点后1位）。

（6）N2和H2在铁作催化剂作用下从145℃就开始反应，随着温度上升，单位时间内NH3产率增大，但温度高于900℃后，单位时间内NH3产率逐渐下降的原因________。

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氨主要用于生产化肥和硝酸。“十三五”期间，预计我国合成氨产量将保持稳中略增。

(1)目前工业上用氮气和氢气合成氨的生产条件为________________________。

(2)如图是不同温度和不同压强下，反应达到平衡后，混合物中NH3含量(体积%)的变化情况。已知初始时n(N2)：n(H2)=1：3。判断p1、p2的大小关系，并简述理由。　 _____________________

(3)实验室在2L密闭容器中加入1mol氮气和3mol氢气模拟工业合成氨。若反应2min，气体的总物质的量减少了0.8mol，则2min内氨气的生成速率为____________。

(4)常见氮肥有氨水、氯化铵、硫酸铵、尿素等。常温下，c(NH4+)相等的氨水、氯化铵、硫酸铵三种溶液，氨水、氯化铵、硫酸铵的浓度从大到小的关系为__________________。

(5)草木灰主要含有碳酸钾，解释草木灰不宜与铵态氮肥混合使用的原因__________。

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德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。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=－92.4kJ·mol－1

一种利用天然气合成氨的简易流程如下：

天然气先经脱硫，然后通过两次转化，再经过二氧化碳脱除等工序，得到氮氢混合气，进入氨合成塔，制得产品氨。

（1）根据化学平衡移动原理，为提高合成氨的生产效率，选择氨合成塔中适宜的生产条件是　　 　　　　 　 。

（2）CH4与水蒸气制氢气的反应为CH4(g)+ H2O (g) CO (g) +3H2(g)，在2 L的密闭容器中，将物质的量各1 mol的CH4和H2O (g)混合反应，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示：

①该反应的△H 　　　　　　　　　　 0（填﹥、﹤）。

②图中压强P1　　　　　　　 P2（填﹥、﹤）。

③200℃时该反应的平衡常数K=　　　　　　　　 （保留一位小数）。

（3）NH3经过催化氧化生成NO，以NO为原料通过电解的方法可以制备NH4NO3，其总反应是8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3，试写出以惰性材料作电极的阴极反应式：　　　 　　　 ；阳极反应式：　　　　　　 　 ；电解过程中需要补充一种物质才能使电解产物全部转化为NH4NO3，该物质是　　　　　　　　　　　　　 　　 。

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（本题共14分）工业上用氨气与空气混合，通过“氨的催化氧化”等反应工业合成硝酸及其他产品。

1.将NH3与O2在一定条件下充分反应后全部转化为硝酸溶液，则此硝酸溶液中溶质的质量分数为_________________，若所得硝酸密度为ρg/cm3，则其物质的量浓度为　　　　　 （保留两位小数）。

2.某化肥厂以氨为原料制备 NH4NO3，已知由氨制 NO 的产率是 96%，NO 制硝酸的产率是 92%，氨被硝酸的吸收率为100%，则制备80吨 NH4NO3所需氨的体积（标准状况）为　　　　　　 m3（保留两位小数）。

3.一定量的浓硝酸与铜反应生成NO、NO2、N2O4混合气体。测出混合气体密度是同温同压下氢气的28倍。再将气体通过足量水充分吸收后，体积变为原来的2/3（相同条件下测定）。计算混合气体中NO2的体积分数。

4.合成氨原料气由CH4在高温下与水蒸气、空气反应而得。反应原理如下：

CH4＋2H2O→CO2＋4H2　　　　　 2CH4＋O2＋2H2O→2CO2＋6H2

将反应后的混合气中CO2、H2O (g)通过吸收和干燥除去后，只含N2和H2。为使进入合成氨反应塔两者体积比为1∶3。计算起始气体中CH4和空气的比例。（已知空气中O2和N2的体积比为1∶4）。

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工业上用氨气与空气混合，通过“氨的催化氧化”等反应工业合成硝酸及其他产品。

1.将NH3与O2在一定条件下充分反应后全部转化为硝酸溶液，则此硝酸溶液中溶质的质量分数为_________________，若所得硝酸密度为ρg/cm3，则其物质的量浓度为_______（保留两位小数）。

2.某化肥厂以氨为原料制备 NH4NO3，已知由氨制 NO 的产率是 96%，NO 制硝酸的产率是 92%，氨被硝酸的吸收率为100%，则制备80吨 NH4NO3所需氨的体积（标准状况）为________m3（保留两位小数）。

3.一定量的浓硝酸与铜反应生成NO、NO2、N2O4混合气体。测出混合气体密度是同温同压下氢气的28倍。再将气体通过足量水充分吸收后，体积变为原来的2/3（相同条件下测定）。计算混合气体中NO2的体积分数_____________。

4.合成氨原料气由CH4在高温下与水蒸气、空气反应而得。反应原理如下：

CH4＋2H2O→CO2＋4H22CH4＋O2＋2H2O→2CO2＋6H2

将反应后的混合气中CO2、H2O (g)通过吸收和干燥除去后，只含N2和H2。为使进入合成氨反应塔两者体积比为1∶3。计算起始气体中CH4和空气的比例。（已知空气中O2和N2的体积比为1∶4）。_____________

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硝酸与合成氨工业密切相关，氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径。

完成下列计算：

52．合成氨时，假设100L的氮气与氢气(体积比为1 : 3)的混合气体通过氨合成塔充分反应后，体积变为90L，则氮气的转化率为　　　 　　　　 。(写出计算过程，计算结果请用百分数表示)

53．标准状况下，将500L氨气溶于1L水中形成氨水，则此氨水质量分数为　　 　　　　 　　 。(写出计算过程，计算结果请用百分数表示，并保留1位小数)

54．氨氧化法是将氨和空气的混合气通过灼热的铂铑合金网，在合金网的催化下，氨被氧化成一氧化氮(NO)。此时温度很高，水以水蒸气的形式存在，NO也不与O2反应。若氨气与氧气物质的量之比为1 : 1.7时，氨的转化率可达95%，计算反应后NO的体积分数　　 　　　　 　 。(设氧气在空气中的体积分数为20%，写出计算过程，计算结果请用百分数表示并保留1位小数)

55．一氧化氮继续氧化为二氧化氮，二氧化氮溶于水可得硝酸。为测定某18K金样品的组成，将2.832 g样品粉碎后投入足量的浓硝酸中，充分溶解后，收集到NO2和N2O4的混合气体224 mL(折算至标准状况，下同)，将该混合气体与84 mL O2混合后缓缓通入水中，恰好被完全吸收。( 已知金不溶于浓硝酸)

填写该18K金的成分表(写出计算过程，计算结果请用百分数表示并保留1位小数，若不含该金属则填0)。

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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．利用N2和H2合成氨，目前工业的生产条件为：催化剂（铁触媒），温度（400～500℃），压强（30～50MPa），如图为流程示意图：

请回答下列问题：

（1）工业合成氨的原料是氮气和氢气．氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是__________，__________；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式__________，__________；

（2）设备A中含有电加热器、铁触煤和热交换器，设备A的名称__________，其中发生的化学反应方程式为__________；实际生产中采用400～500℃的高温，原因之一是__________，原因之二是__________。

（3）设备B的名称__________，其中m和n是两个通水口，入水口是__________（填“m”或“n”）．不宜从相反方向通水的原因是__________；

（4）设备C的作用__________；

（5）在原料气制备过程中混有CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：CO（g）+H2O（g）CO2 （g）+H2 （g），已知1000K时该反应的平衡常数K=1，若要使CO的转化超过90%，则起始物中c（H2O）:c（CO）不低于__________。

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