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)...

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) ΔH＝－92.2 kJ·mol－1。在一定条件下反应时，当生成标准状况下33.6 L NH3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”)。

②见右图，T2温度时，在1 L的密闭容器中加入2.1 mol N2、1.5 mol H2，经10 min达到平衡，则v(H2)＝________mol/ (L.min)达到平衡后，如果再向该容器内通入N2、H2、NH3各0.4 mol，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(l)＋CO(NH2)2(l) ΔH，在一定压强下测得如下数据：

①则该反应ΔH______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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科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。

（1）目前合成氨技术原理为：N₂(g) + 3H₂(g)2NH₃(g)；

△H=—92.4kJ·mol^—1。

① 673K，30MPa下，上述合成氨反应中n(NH₃)和n(H₂)随

时间变化的关系如右图所示。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和点 e处的n(N₂)相同

D．773K，30MPa下，反应至t₂时刻达到平衡，则n(NH₃)比图中e点的值大

② 在容积为2.0 L恒容的密闭容器中充入0.80 mol N₂(g)和1.60 mol H₂(g)，反应在673K、30MPa下达到平衡时，NH₃的体积分数为20%。该条件下反应N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g)的平衡常数K=。K值越大，表明反应达到平衡时。（填标号）。

A．化学反应速率越大   B．NH₃的产量一定越大  C．正反应进行得越完全

（2）1998年希腊亚里斯多德大学的两位科学家采用高质子导电性

的 SCY陶瓷（能传递H⁺），实现了高温常压下高转化率的电

解合成氨。其实验装置如图，阴极的电极反应式。

（3）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的TiO₂）表面与水发生下列反应：

N₂(g) + 3H₂O(1)  2NH₃(g) + O₂(g)  △H = a kJ·mol^—1

进一步研究NH₃生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表：

①此合成反应的a________0；ΔS________0（填“＞”、“＜”或“＝”）；该反应属于________

A．一定自发   B．一定不自发   C．高温自发    D．低温自发

②已知：N₂(g) + 3H₂(g)2NH₃(g)  ΔH= －92 .4kJ·mol^—1

2H₂(g) + O₂(g) = 2H₂O(l) = －571.6kJ·mol^—1

则N₂(g) + 3H₂O(1) = 2NH₃(g) + O₂(g) ΔH=________kJ·mol^—1。

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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)3NH₃(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可用碳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）将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气：

C(s) + H₂O(g)  H₂(g) + CO(g)   △H = +131.3 kJ ，△S = +133.7 J/K

该反应在低温下能否自发________（填：能或否）。

（2）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________。

（3）已知在400℃时，N₂ (g)+ 3H₂(g) 2NH₃(g) 的K=0.5。

①在400℃时， 2NH₃(g)N₂ (g)+ 3H₂(g)的K=________（填数值）。

②400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应V(N₂)_正 ________V(N₂)_逆（填：＞、＜、＝、不能确定）。

③500℃、50MPa时，在容积为2L的容器中加入1 mol N₂、3 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＝。

④在三个相同容器中各充入1 molN₂和3molH₂，在某一不同条件下反应并达到平衡，氨的体积分数随时间变化曲线如下图。下列说法正确的是________（填序号）。

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，催化剂性能：1＞2

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（9分）氢气是工业上重要的原料。

（1）氢气用于工业合成氨  N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g)；ΔH = -92.2 kJ·mol^-1。

①一定温度下，在容积恒定的密闭容器中，一定量的N₂和H₂反应达到平衡后，改变某一外界条件，反应速率与时间的关系如下图所示，其中t₂  ﹑t₄  ﹑t₅ ﹑t₇时刻所对应的实验条件改变分别是

t_{2________}t₄  ________t₅ ________ t₇________。

②温度为T℃时，将2amolH₂和amolN₂放入0.5L密闭容器中，充分反应后测得N₂的转化率为50﹪，此时放出热量46.1 kJ。则该温度下反应的平衡常数为________。

（2）在容积相同的两密闭容器A和B中，保持温度为423K，同时向A、B中分别加入1mol及2mol碘化氢待反应：2HI(g)H₂(g)+I₂(g)  达到平衡后，平衡时I₂的浓度c(I₂)_A________c(I₂)_B   ；平衡时HI的分解率α_A________α_B  ；平衡时H₂在混合气体中的体积分数A________B （填写“＞”“＜”“＝”）

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Ⅰ.氢气用于工业合成氨　 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)；ΔH = -92.2 kJ·mol-1。一定温度下，在容积恒定的密闭容器中，一定量的N2和H2反应达到平衡后，改变某一外界条件，反应速率与时间的关系如下图所示，其中t5 ﹑t7时刻所对应的实验条件改变分别是

t5 ___________________。t7___________________。

Ⅱ.已知化学反应①：Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g), 其平衡常数为K1；

化学反应②：Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)，其平衡常数为K2。

在温度973K和1173K情况下，K1、K2的值分别如下：

（1）1173K时，若c(CO2)=2mol/L，c(CO) =5mol/L，则此时反应①平衡向__________（填“正”或“逆”）反应方向移动。

（2）现有反应③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)，写出该反应的平衡常数K3的表达式：K3=_______________________（用K1 、 K2表示）。据此关系式及上表数据，能推断出反应③是______（填“吸热”或“放热”）反应。要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采取的措施是______(填写序号)。

A．缩小反应容器容积　　　　　 　　 B．扩大反应容器容积　　 　　 C．降低温度

D．升高温度　　　　　　　　　　 　　 E．使用合适的催化剂　　 　　 F．设法减少CO的量

能判断反应③已达平衡状态的是_______________________________。

A．恒容容器中压强不变　　　　　　　　 　　 B．混合气体中c(CO)不变

C．(H2)==(H2O)　　　　　 　　　　 D．c(CO2)==c(CO)

（3）723K时，0.2molCO2和0.1molH2通入抽空的1L恒容密闭容器中，发生反应③，达到平衡后水的物质的量分数为0.1。则H2的转化率α（H2）=___________％。723K该反应的平衡常数为K=________________。（结果保留两位有效数字）

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科学家一直致力于“人工固氮”的研究，现已有多种方法。

（方法一）1918年，德国化学家哈伯因发明工业合成氨（N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H<0）的方法而荣获诺贝尔化学奖。

（1）若将1molN2和3molH2放入1L的密闭容器中，5min后N2的浓度为0.8mol/L，这段时间内用N2的浓度变化表示的反应速率为_____mol/(L·min)。

（2）在一定温度下的定容密闭容器中发生上述反应，下列叙述能说明反应已经达到平衡状态的是____。

a. v(N2)正=3v(H2)逆

b. 容器中气体的密度不随时间而变化

c. 容器中气体的分子总数不随时间而变化

d. 容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化

（3）合成氨反应的生产条件选择中，能用勒夏特列原理解释的是________。

①使用催化剂　　 ②高温　　 ③高压　　 ④及时将氨气液化从体系中分离出来

A. ①③　　　　　　　　 B. ②③　　　　　 C. ③④　　　　　　 D. ②④

（方法二）1998年，两位希腊化学家提出了电解合成氨的新思路：

（4）采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质，实现了高温(570℃)常压下高转化率的电解法合成氨，转化率可达到78％，装置如下图：

钯电极A是电解池的___极(填“阳”或“阴”)，阳极反应式为________。

（方法三）最新的“人工固氮”研究报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂表面与水发生反应，直接生成氨气和氧气：

已知：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　　 △H=－92 kJ／mol

2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)　　　　　 △H=－571.6 kJ／mol

（5）写出上述固氮反应的热化学方程式___________。

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科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。

（1）目前合成氨的技术原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　 △H，该反应的能量变化如图所示：

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将一定量的N2(g)和H2(g)放入2L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下发生如下反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，5分钟后达到平衡，测得N2为0.2mol，H2为0.6mol，NH3为0.2mol。氮气的平均反应速率v(N2)＝____，H2的转化率为_____，该反应在此温度下的化学平衡常数为_____（后两空保留小数点后一位）。

③欲提高②容器中H2的转化率，下列措施可行的是_____。

A．向容器中按原比例再充入原料气　　　　　　　 B．向容器中再充入惰性气体

C．改变反应的催化剂　　　　　　　　　　　　　　　 D．液化生成物分离出氨

（2）1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传导H+），从而实现了高转化率的电解法合成氨。其实验装置如图所示。阴极的电极反应式为_______。

（3）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）表面与水发生下列反应：2N2(g) +6H2O(l)4NH3(g) +3O2(g)　　 △H = a kJ/mol，进一步研究NH3生成量与温度关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下：

此合成反应的a_____0。（填“大于”、“小于”或“等于”）

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科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。

（1）目前合成氨的技术原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　　 △H 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将一定量的N2(g)和H2(g)放入2L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下发生如下反应：

5分钟后达到平衡，测得N2为0.2 mol，H2为0.6 mol，NH3为0.2 mol。氮气的平均反应速率v(N2)＝_______________，H2的转化率为_______________，该反应在此温度下的化学平衡常数为_______________。（后两空保留小数点后一位）

③欲提高②容器中H2的转化率，下列措施可行的是____________。

A．向容器中按原比例再充入原料气

B．向容器中再充入惰性气体

C．改变反应的催化剂

D．液化生成物分离出氨

（2）1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传导H+），从而实现了高转化率的电解法合成氨。其实验装置如图所示。阴极的电极反应式为_____________________。

（3）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）表面与水发生下列反应：

2N2(g) +6H2O(l) 4NH3(g) +3O2(g)　　 △H = a kJ/mol

进一步研究NH3生成量与温度关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下：

此合成反应的a_________0。（填“大于”、“小于”或“等于”）

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合成氨是人工固氮最重要的途径，反应的热化学方程式如下：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　　 ΔH=-92.4kJ·mol-1。

（1）工业上有利于提高合成氨产率的条件有___。

A.低温　　 B.高温　　 C.低压　　 D.高压　　 E.催化剂

（2）关于合成氨的说法，正确的是__。

A.合成氨反应的ΔH和ΔS都小于零

B.控制在773K下反应，目的是加快反应速率和提高平衡转化率

C.将NH3液化后移去，利于反应速率提高和平衡正向移动

D.原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和事故发生

（3）若N2、H2的初始投入量分别为0.1mol、0.3mol，在恒容容器中反应，平衡后混合物中氨的体积分数(ψ)与温度、压强的关系如图所示。

①比较p2、p3的大小：p2__p3（填“＞”“＜”或“＝”），其原因是__。

②比较平衡时A、B点对应的化学反应速率：VA(N2)__VB(N2)（填“＞”“＜”或“＝”）。

③若起始压强为1×108Pa，则平衡时B点的压强为___Pa。

（4）科学家发现，以H2O和N2为原料，熔融NaOH-KOH为电解质，纳米Fe2O3作催化剂，在250℃和常压下可实现电化学合成氨，阴极区发生的变化可按两步进行。已知第一步的反应为：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，则第二步的反应方程式为___。

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运用化学反应原理对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。氨的合成是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键键能为436kJ·mol-1，N≡N键键能为945 kJ·mol-1，N—H键键能为391 kJ·mol-1。由键能计算消耗1 mol N2时的ΔH=_____。若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡____(填“向左”、“向右”或“不”)移动。

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

③废氨水可以转化成氨，氨再设计成碱性燃料电池。如图是该燃料电池示意图，产生的X气体可直接排放到大气中。a电极作____(填“正”、“负”、“阴”或“阳”)极，其电极反应式为____。

（2）某温度下在容积固定的密闭容器中，下列反应达到平衡：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

①该反应的平衡常数为_____。该温度下，向容器中充入1 mol CO、3 mol H2O、2 mol CO2、1.5 mol H2，则起始时该反应速率v(正)______(填“>”、“<”或“=”)v(逆)。

②结合表中数据，判断下列说法正确的是_______(填字母)。

A．增加H2O(g)的量，CO的转化率升高而H2O(g)的转化率降低

B．若CO与H2O(g)的转化率相同，二者的初始投入量一定相同

C．CO和H2O(g)初始物质的量之比等于二者转化率之比

D．当CO与H2O(g)物质的量之比为1∶4时，CO的转化率为0.85

③该温度下，向容器中充入2 mol CO、2 mol H2O，达平衡时放出a kJ热量，则该反应的ΔH=_____。

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