氨在工农业生产中应用广泛，可由N2、H2合成NH3。（1）天然气蒸汽转化法是前获取原料气中...

氨在工农业生产中应用广泛，可由N2、H2合成NH3。

（1）天然气蒸汽转化法是目前获取原料气中H2的主流方法。CH4经过两步反应完全转化为H2和CO2，其能量变化示意图如图：

结合图象，写出CH4通过蒸汽转化为CO2和H2的热化学方程式：___。

（2）利用透氧膜，一步即获得N2、H2，工作原理如图所示(空气中N2与O2的物质的量之比按4∶1计)。

①起还原作用的物质是___。

②膜Ⅰ侧所得气体中=2，CH4、H2O、O2反应的化学方程式是___。

（3）甲小组模拟工业合成氨在一恒温恒容的密闭容器中发生反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　　 ΔH<0。t1 min时达到平衡，在t2 min时改变某一条件，其反应过程如图所示，下列说法正确的是___。

A.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数：KⅠ<KⅡ

B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，NH3的体积分数：φ(Ⅰ)<φ(Ⅱ)

C.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡的标志是混合气体的密度不再发生变化

D.t2min时改变的条件可以是向密闭容器中加N2和H2的混合气

（4）乙小组模拟不同条件下的合成氨反应，向容器中充入9.0molN2和23.0molH2，不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系如图。

①T1、T2、T3由大到小的排序为___。

②在T2、60MPa条件下，A点v正___(填“>”“<”或“=”)v逆，理由是___。

③计算T2、60MPa平衡体系的平衡常数Kp=___MPa-2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，保留2位有效数字)。

高三化学综合题困难题查看答案及解析

氨在工农业生产中应用广泛，可由N2、H2合成NH3。

（1）天然气蒸汽转化法是前获取原料气中H2的主流方法。CH4经过两步反应完全转化为H2和CO2，其能量变化示意图如下：

结合图像，写出CH4通过蒸汽转化为CO2和H2的热化学方程式______________________。

（2）利用透氧膜，一步即获得N2、H2，工作原理如图所示（空气中N2与O2的物质的量之比按4∶1计）

①起还原作用的物质是_________________________。

②膜I侧所得气体=2，CH4、H2O、O2反应的化学方程式是______________________。

（3）甲小组模拟工业合成氨在一恒温恒容的密闭容器中发生如下反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH< 0。t1时刻到达平衡后，在t2时刻改变某一条件，其反应过程如图所示，下列说法正确的是____________

A．Ⅰ、Ⅱ两过程到达平衡时，平衡常数：KⅠ<KⅡ

B．Ⅰ、Ⅱ两过程到达平衡时，NH3的体积分数：Ⅰ<Ⅱ

C．Ⅰ、Ⅱ两过程到达平衡的标志：混合气体密度不再发生变化

D．t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加N2和H2混合气

（4）乙小组模拟不同条件下的合成氨反应，向容器充入9.0mol N2 和23.0mol H2，图为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(P )的关系图。

①T1、T2、T3由大到小的排序为______________________________。

②在T2、60MPa条件下，比较A点v正___v逆（填“＞”、“＜”或“=”），理由是____________。

③计算T2、60Mpa平衡体系的平衡常数Kp=__________。（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数）

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氨在工农业生产中应用广泛，可由N2、H2合成NH3。

（1）天然气蒸汽转化法是前获取原料气中H2的主流方法。CH4经过两步反应完全转化为H2和CO2，其能量变化示意图如下：

结合图像，写出CH4通过蒸汽转化为CO2和H2的热化学方程式______________________。

（2）利用透氧膜，一步即获得N2、H2，工作原理如图所示（空气中N2与O2的物质的量之比按4∶1计）

①起还原作用的物质是_________________________。

②膜I侧所得气体=2，CH4、H2O、O2反应的化学方程式是______________________。

（3）甲小组模拟工业合成氨在一恒温恒容的密闭容器中发生如下反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0。t1时刻到达平衡后，在t2时刻改变某一条件，其反应过程如图所示，下列说法正确的是____________

A．Ⅰ、Ⅱ两过程到达平衡时，平衡常数：KⅠ＜KⅡ

B．Ⅰ、Ⅱ两过程到达平衡时，NH3的体积分数：Ⅰ＜Ⅱ

C．Ⅰ、Ⅱ两过程到达平衡的标志：混合气体密度不再发生变化

D．t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加N2和H2混合气

（4）乙小组模拟不同条件下的合成氨反应，向容器充入9.0mol N2 和23.0mol H2，图为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(P )的关系图。

①T1、T2、T3由大到小的排序为______________________________。

②在T2、60MPa条件下，比较A点v正___v逆（填“＞”、“＜”或“=”），理由是____________。

③计算T2、60Mpa平衡体系的平衡常数Kp=__________。（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数）

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天然气（以甲烷计）在工业生产中用途广泛。

Ⅰ．在制备合成氨原料气H₂ 中的应用

（1）甲烷蒸汽转化法制H₂的主要转化反应如下：

CH₄(g) + H₂O(g)  CO(g) + 3H₂(g)    ΔH = +206.2 kJ/mol

CH₄(g) + 2H₂O(g)  CO₂(g) +4H₂(g)   ΔH = +165.0kJ/mol

上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO₂，同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是________。

（2）CO变换反应的汽气比（水蒸气与原料气中CO物质的量之比）与CO平衡变换率

（已转化的一氧化碳量与变换前一氧化碳量之比）的关系如下图所示：

汽气比与CO平衡变换率的关系

析图可知：

① 相同温度时，CO平衡变换率与汽气比的关系是________。

② 汽气比相同时，CO平衡变换率与温度的关系是________。

（3）对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（p_B）代替物质的量浓度也可以表示平衡常数（记作K_p），则CO变换反应的平衡常数表示式为：K_p=________。随温度的降低，该平衡常数________（填“增大”“减小”或“不变”）。

Ⅱ．在熔融碳酸盐燃料电池中的应用

以熔融Li₂CO₃和K₂CO₃为电解质，天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料电池示意图如下：

（1）外电路电子流动方向：由________流向________（填字母）。

（2）空气极发生反应的离子方程式是________。

（3）以此燃料电池为电源电解精炼铜，当电路有0.6 mol e^‑ 转移，有________ g 精铜析出。

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天然气(以甲烷计)在工业生产中用途广泛。

（1）Ⅰ.在制备合成氨原料气H2中的应用

（1）甲烷蒸气转化法制H2的主要转化反应如下:

CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH=+206.2kJ/mol

CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)ΔH=+165.0kJ/mol

上述反应所得原料气中的CO能使合成氨催化剂中毒,必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2,同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应,该反应的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）CO变换反应的汽气比(水蒸气与原料气中CO物质的量之比)与CO平衡变换率(已转化的一氧化碳量与变换前一氧化碳量之比)的关系如下图所示:

析图可知:

①相同温度时,CO平衡变换率与汽气比的关系是　　　　　　　　　　　　　 。

②汽气比相同时,CO平衡变换率与温度的关系是　　　　　　　　　　　　　 。

（3）对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp),则CO变换反应的平衡常数表示式为Kp=　　　　　　 。随温 度的降低,该平衡常数　　　　　　 (填“增大”“减小”或“不变”)。

（2）Ⅱ.在熔融碳酸盐燃料电池中的应用以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质,天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料电池示意图如下:

（1）外电路电子流动方向:由　　　　　　 流向　　　　　　 (填字母)。

（2）空气极发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　 。

（3）以此燃料电池为电源电解精炼铜,当电路有0.6 mol e-转移,有　　　　　　　　 g 精铜析出。

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在工农业生产中锌，铜等金属有着广泛的应用。

（1）请写出锌元素的基态原子核外电子排布式______________。

（2）合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(I)溶液来吸收原料气体中的CO(Ac-=CH3COO-)，其反应是： [Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3 [Cu(NH3)3]Ac•CO[醋酸羰基三氨合铜(I)]

①C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序为______________。

②羰基中碳原子的轨道杂化方式是______________，1mol乙酸分子中含有σ键的数目为______________

③与CO互为等电子体的一种阴离子是______________。

（3）如图是铜的一种氯化物晶体的晶胞结构，该晶胞中每个铜原子周围距离最近的氯原子数目为______________。

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以天然气为原料合成氨是当下主流合成氨方式，其过程简示如下：

（1）甲烷脱硫的主要目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）甲烷一次转化发生反应：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　　 。

在20L的密闭容器中充入CH4(g)、H2O(g)各1mol,CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图。压强P1 　 （选填＞、＜、=）P2；若3min后在150℃、压强为P2时达到平衡，平均反应速率v(H2)=　　　　　 　 。

（3）传统的化学脱碳法是用热碳酸钾溶液洗气，用什么方法可以使洗气后的碳酸钾溶液再生以循环使用？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

铜洗能较彻底脱碳脱硫。醋酸亚铜溶于过量氨水形成的铜洗液，可吸收H2S、O2、CO、CO2等，该铜洗液吸收CO2的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）n(N2) ：n(H2)=1 : 3原料气进入合成塔，控制反应条件之外采取什么措施提高原料气利用率？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（5）NaCl、NaBr、NaI混合溶液中滴入AgNO3溶液至c(Ag+)=0.07 mol·L-1，溶液中浓度比

c(Cl-)：c(Br-)：c(I-) = 　　　　 ：　　　　 ：1。

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氢气作为清洁能源有着广泛的应用前景，采用天然气制备氢气的流程如下。

请回答下列问题：

Ⅰ.蒸汽转化：在催化剂的作用下，水蒸气将CH4氧化，结合图表信息回答问题。

(1)该过程的热化学方程式是__________。

(2)平衡混合物中CO的体积分数与压强的关系如图所示，判断T1和T2的大小关系：T1_______T2(填“>”“<”或“=”)，并说明理由__________。

(3)一定温度下，在1L恒容的密闭容器中充入1mol CH4和1mol水蒸气充分反应达平衡后，测得反应前后容器中气体的物质的量之比是3:4，计算该条件下反应的平衡常数为______________。

Ⅱ.CO变换：500℃时，CO进一步与水反应生成CO2和H2。

Ⅲ.模拟H2提纯工艺：将CO2和H2分离得到H2的过程如下：

依据图示信息回答：

(4)吸收池中发生反应的离子方程式是_________。

(5)写出电解池中阳极发生的电极反应式________；结合化学用语说明K2CO3溶液再生的原因_________。

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氢气作为清洁能源有着广泛的应用前景，采用天然气制备氢气的流程如下。

请回答下列问题：

Ⅰ.蒸汽转化：在催化剂的作用下，水蒸气将CH4氧化，结合图表信息回答问题。

(1)该过程的热化学方程式是__________。

(2)平衡混合物中CO的体积分数与压强的关系如图所示，判断T1和T2的大小关系：T1_______T2(填“>”“<”或“=”)，并说明理由__________。

(3)一定温度下，在1L恒容的密闭容器中充入1mol CH4和1mol水蒸气充分反应达平衡后，测得反应前后容器中气体的物质的量之比是3:4，计算该条件下反应的平衡常数为______________。

Ⅱ.CO变换：500℃时，CO进一步与水反应生成CO2和H2。

Ⅲ.模拟H2提纯工艺：将CO2和H2分离得到H2的过程如下：

依据图示信息回答：

(4)吸收池中发生反应的离子方程式是_________。

(5)写出电解池中阳极发生的电极反应式________；结合化学用语说明K2CO3溶液再生的原因_________。

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(14分)甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料，分为两阶段制备甲醇：

（i）制备合成气：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　

（ii）合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　

请回答下列问题：

（1）制备合成气：将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应（i）；CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①已知100℃时达到平衡的时间为5min，则从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率为：v(H2) =　 。

②图中p1　 p2（填“<”、”“>”或“=”）。

③为解决合成气中H2过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO2，发生反应如下：

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，为了使合成气配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为　 。

（2）合成甲醇：在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下，向2L的密闭容器中通入1mol CO(g)和2mol H2(g)，发生反应(ii)，反应过程中，CH3OH的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图所示。

①反应（ii）需在　 （填“高温”或“低温”）才能自发进行。

②据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量的CO2 有利于维持Cu2O的量不变，

原因是　 （用化学方程式表示）。

③在500℃恒压条件下，请在上图中画出反应体系中n(CH3OH)随时间t变化的总趋势图。

（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：

CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g) ，科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是　 。 (填“3.5×106Pa”、“4.0×106Pa”或“5.0×106Pa”)。

②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是　 。

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