液氨气化后分解产生的氢气可作为燃料供给氢氧燃料电池。已知：2NH3(g) N2 (g)+3...

液氨气化后分解产生的氢气可作为燃料供给氢氧燃料电池。

已知：2NH3(g) N2 (g)+3H2(g) △H= 92.4 kJ·mol-1

2H2 (g)+O2 (g)=2H2O(g)　　 △H= - 483.6 kJ·mol-1

NH3(l) NH3 (g) △H= 23.4 kJ·mol-1

(1) 4NH3(l)+3O2 (g)2N2(g)+6H2O(g) 的△H=______，该反应的平衡常数表达式为______。

(2) 2NH3(g) N2(g)十3H2(g)能自发的条件是_________（填“高温”或“低温”）；恒温（T1）恒容时，催化分解初始浓度为c0的氨气，得氨气的转化率α(NH3)随时间t变化的关系如图曲线1。如果保持其他条件不变，将反应温度提高到T2，请在图中再添加一条催化分解初始浓度也为c0的氨气过程中α(NH3)～t的总趋势曲线_________（标注2）。

(3)有研究表明，在温度大于70℃、催化剂及碱性溶液中，可通过电解法还原氮气得到氨气，写出阴极的电极反应式______________________。

(4) 25℃时，将amol/L的氨水与b mol/L盐酸等体积混合（体积变化忽略不计），反应后溶液恰好显中性，用a、b表示NH3·H2O的电离平衡常数为_______________。

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发展储氢技术是氢氧燃料电池推广应用的关键。研究表明液氨是一种良好的储氢物质，其储氢容量可达17.6% （质量分数）。液氨气化后分解产生的氢气可作为燃料供给氢氧燃料电池。氨气分解反应的热化学方程式如下：2NH3(g)N2 (g) + 3H2(g)　　　　 ΔH =＋92.4 kJ·mol-1

请回答下列问题：

（1） 氨气自发分解的反应条件是　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 。

（2） 已知：2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O(g)　 ΔH = - 483.6 kJ·mol-1

NH3(l) NH3 (g)　　　 ΔH = 23.4 kJ·mol-1

则，反应4NH3(l) + 3O2 (g) = 2N2 (g) + 6H2O(g) 的ΔH = 　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 　 。

（3） 研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。图1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。

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

②恒温（T1）恒容时，用Ni催化分解初始浓度为c0的氨气，并实时监测分解过程中氨气的浓度。计算后得氨气的转化率α(NH3)随时间t变化的关系曲线（见图2）。请在图2中画出：在温度为T1，Ru催化分解初始浓度为c0的氨气过程中α(NH3) 随t变化的总趋势曲线（标注Ru-T1）。

　　　　　　　　　 图1　　　　　　　　　　　　　　　　 　 　 图2

③假设Ru催化下温度为T1时氨气分解的平衡转化率为40%，则该温度下此分解反应的平衡常数K与c0的关系式是：K = 　　 　　　　　　　　　　 　　 。

（4） 用Pt电极对液氨进行电解也可产生H2和N2。阴极的电极反应式是　　　　 　　　　　　 。（已知：液氨中2NH3(l) NH2－ + NH4＋）

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发展储氢技术是氢氧燃料电池推广应用的关键．研究表明液氨是一种良好的储氢物质，其储氢容量可达 质量分数液氨气化后分解产生的氢气可作为燃料供给氢氧燃料电池．氨气分解反应的热化学方程式如下：

请回答下列问题：

氨气自发分解的反应条件是 ______ ．

已知： 

则，反应  的 ______ ．

研究表明金属催化剂可加速氨气的分解．图1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．

①不同催化剂存在下，氨气分解反应的活化能最大的是 ______ 填写催化剂的化学式．

②恒温恒容时，用Ni催化分解初始浓度为的氨气，并实时监测分解过程中氨气的浓度．计算后得氨气的转化率随时间t变化的关系曲线如图请在图2中画出：在温度为，Ru催化分解初始浓度为的氨气过程中 随t变化的总趋势曲线标注 ______

③如果将反应温度提高到，请如图2中再添加一条Ru催化分解初始浓度为的氨气过程中的总趋势曲线标注 ______

④假设Ru催化下温度为时氨气分解的平衡转化率为，则该温度下此分解反应的平衡常数K与的关系式是： ______ ．

用Pt电极对液氨进行电解也可产生和阴极的电极反应式是 ______ ；阳极的电极反应式是 ______ 已知：液氨中

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液氨是一种良好的储氢物质。

已知：①2NH3(g) N2 (g)＋3H2(g)　　　 ΔH = ＋92.4 kJ·mol－1

②液氨中2NH3(l) NH2－　 ＋NH4＋

（1）氨气自发分解的反应条件是　　　　　　 (填“低温”或“高温”)。

（2）图1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。反应的活化能最大的是　　　　　　　 (填催化剂的化学式)。

（3）其他条件相同，反应①在不同催化剂作用下反应相同时间后，氨气的转化率随反应温度的变化如图2所示。

①a点所代表的状态________(填“是”或“不是”)平衡状态。

②c点氨气的转化率高于b点，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 。

③请在图2中再添加一条Ni催化分解氨气过程的总趋势曲线。

④假设Ru催化下，温度为750 ℃时，氨气的初始浓度为c0，平衡转化率为40%，则该温度下此反应的平衡常数K = 　　　　　　　　　　　 。

（4）用Pt电极对液氨进行电解也可产生H2和N2。阴极的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　 。

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液氨是一种良好的储氢物质。

已知：① 2NH3(g) N2 (g) + 3H2(g)　　　 ΔH = +92.4 kJ·mol－1

② 液氨中2NH3(l) NH2－ + NH4＋

（1）氨气自发分解的反应条件是　　　　　　 （填“低温”或“高温”）。

（2）图1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。反应的活化能最大 的是　　　　　　　 (填催化剂的化学式)。

（3）其他条件相同，反应①在不同催化剂作用下反应相同时间后，氨气的转化率随反应温度的变化如图2所示。

①a点所代表的状态________（填“是”或“不是”）平衡状态。

②c点氨气的转化率高于b点，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

③请在图2中再添加一条Ni催化分解氨气过程的总趋势曲线。

④假设Ru催化下，温度为750℃时，氨气的初始浓度为c0，平衡转化率为40%，则该温度下此反应的 平衡常数K = 　　　　　　　　　　　 。

（4）用Pt电极对液氨进行电解也可产生H2和N2。阴极的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　 。

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液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料，它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。请回答下列问题：

Ⅰ.已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的活化能Ea1=akJ/mol，相关化学键键能数据如下：

(1)反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的活化能Ea2=______kJ/mol(用含a的代数式表示)；

(2)已知：

① 4NH3(g)+3O2(g)＝2N2(g)+6H2O(l)　 △H1  　

② 4NH3(g)+5O2(g)＝4NO(g)+6H2O(l)　 △H2

③ 4NH3(g)+6NO(g)＝5N2(g)+6H2O(l)　 △H3

则△H1、△H2、△H3三者之间的关系为：△H3= ______________ ；

Ⅱ.利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，工作原理如图所示。

(3)负极的电极反应式为_______________；

(4)当电路中通过3mol电子时，可产生氨气的体积(标况下)为_______L；正极区中n(H+)______(填“增加”、“减少”或“不变”)；

(5)该装置在高温下不能正常工作，原因是_____。

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工业制硝酸的主要反应为：4NH3（g）+5O2（g）⇌4NO（g）+6H2O（l）△H

（1）已知氢气的燃烧热为△H=﹣285.8kJ/mol．

N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=﹣92.4kJ/mol；

N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.6kJ/mol．

则上述工业制硝酸的主要反应的△H=　　　　 ．

（2）在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量浓度如表：

①反应在第2min到第4min时，O2的平均反应速率为　　　　 ．

②反应在第6min时改变了条件，改变的条件可能是　　　　 （填序号）．

A．使用催化剂　　 B．升高温度　　 C．减小压强　　 D．增加O2的浓度

③下列说法中能说明4NH3（g）+5O2（g）⇌4NO（g）+6H2O（g）达到平衡状态的是　　　　 （填序号）．

A．单位时间内生成n mol NO的同时，生成n mol NH3

B．条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化

C．百分含量w（NH3）=w（NO）

D．反应速率v（NH3）：v（O2）：v（NO）：v（H2O）=4：5：4：6

E．若在恒温恒压下容积可变的容器中反应，混合气体的密度不再变化

（3）某研究所组装的CH2=CH2﹣O2燃料电池的工作原理如图1所示．

①该电池工作时，b口通入的物质为　　　　 ．

②该电池负极的电极反应式为：　　　　 ．

③以此电池作电源，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理（装置如图2所示）的过程中，发现阳极周围变浑浊并有气泡产生，其原因可能是：　　　　 （用相关的离子方程式表示）．

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德国化学家哈伯(F.Haber)从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。合成氨为解决世界的粮食问题作出了重要贡献。其原理为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol

(1)若已知H-H键的键能为436.0kJ/mol，N-H的键能为390.8kJ/mol，则NN的键能约为_____kJ/mol

(2)合成氨反应不加催化剂很难发生，催化剂铁触媒加入后参与了反应降低了活化能。其能量原理如图所示，则加了催化剂后整个反应的速率由______决定(填“第一步反应”或者“第二步反应”)，未使用催化剂时逆反应活化能______正反应活化能(填“大于”“小于”或者“等于”)

(3)从平衡和速率角度考虑，工业生产采取20MPa到50MPa的高压合成氨原因______

(4)一定温度下恒容容器中，以不同的H2和N2物质的量之比加入，平衡时NH3体积分数如图所示，则H2转化率a点______b点(填"大于”“小于”或者“等于”)。若起始压强为20MPa，则b点时体系的总压强约为______MPa。

(5)若该反应的正逆反应速率分别表示为v正=K正，v逆=K逆∙c2(NH3)，则一定温度下，该反应 的平衡常数K=______(用含K正和K逆的表达式表示)，若K正和K逆都是温度的函数，且随温度升高而升高，则图中c和d分别表示______和______随温度变化趋势(填K正或者K逆)。

(6)常温下，向20mL的0.1mol/L的盐酸中通入一定量氨气反应后溶液呈中性(假设溶液体积变化忽略不计)则所得溶液中c(NH4+)=_______

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工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

请回答下列问题：

（1）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，对反应N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol^-1的影响。实验结果如图所示：（图中T表示温度，n表示物质的量）

①图像中T₂和T₁的关系是：T₂________T₁(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。

②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，N₂的转化率最高的是________(填字母)。

③要使反应后氨的百分含量最大，则在起始体系中原料投料比n(H₂)/n(N₂)________3（填 “>”、“<”、“=”或“无法确定”）。若容器容积恒为1 L，起始状态n(H₂)=3 mol，反应达到平衡时H₂的转化率为60%，则此条件下(T₂)，反应的平衡常数K=________。（结果保留小数点后两位）

（2）已知：N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)      ΔH＝＋180.5 kJ·mol^-1

2H₂(g)＋O₂(g)2H₂O(g)       ΔH＝－483.6 kJ·mol^-1

今有17 g氨气，假设其经催化氧化完全反应，生成一氧化氮气体和水蒸气，则该过程中所放出的热量为________kJ。

（3）在装置②中，NH₃和O₂从145℃就开始下列反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物（如下图所示）：

温度较低时生成________为主，温度高于900℃时，NO产率下降的可能原因是________。

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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，反应原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　　 △H=-92.4kJ•mol-1

（1）在恒温恒容条件下，向反应平衡体系中充入氮气，达到新平衡时，c(H2)将_________(填“增大”、“减小”、“不变”或“无法判断”，下同)，c(N2)·c3(H2)将___________。

（2）工业上可用CH4与水蒸气制氢气：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。在200℃时2L的密闭容器中，将1molCH4和1mol H2O(g)混合，达平衡时CH4 的转化率为80%。则200℃时该反应的平衡常数K=______________（保留一位小数）。

（3）如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。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)____ ( 填“>”“<”或“=”)vB(NH3)。

（4）工业生产中逸出的氨可用稀硫酸吸收。若恰好生成NH4HSO4，该溶液中各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是______________________。

（5）H2NCOONH4是工业合成尿素的中间产物，该反应的能量变化如图所示，用CO2和氨合成尿素的热化学方程式为_________________________________。

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