(Ⅰ)德國(guó)人哈伯在1905年發(fā)明的合成氨反應(yīng)原理為:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);已知298 K時(shí),ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1.試回答下列問(wèn)題:

(1)請(qǐng)根據(jù)正反應(yīng)的焓變和熵變計(jì)算分析298 K下合成氨反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行(列出算式即可)___________________.其濃度熵(Qc) __________________化學(xué)平衡常數(shù)(Kc)(填“大于”“等于”或“小于”）時(shí)，反應(yīng)向右進(jìn)行.

(2)在實(shí)際工業(yè)合成氨生產(chǎn)中采取的措施是__________________ (填序號(hào)).

A.采用較低壓強(qiáng)

B.采用800 K左右的高溫

C.用鐵觸媒作催化劑

D.將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來(lái),N2和H2循環(huán)到合成塔中并補(bǔ)充N(xiāo)2和H2

(3)如下圖所示是實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)法合成氨的簡(jiǎn)易裝置,簡(jiǎn)述檢驗(yàn)有氨氣生成的方法

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________.

 (Ⅱ)硝酸是一種重要的化工原料,工業(yè)上通常采用氨氧化法制取.某�；瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如下圖所示裝置利用中學(xué)實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)試劑制取NH3,并以空氣,NH3為原料模擬工業(yè)制HNO3(三氧化二鉻為催化劑,加熱及夾持裝置未畫(huà)出):

回答下列問(wèn)題:

(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),A,C兩裝置均需加熱,應(yīng)先加熱______________裝置,原因是___________________;

(2)D裝置中應(yīng)填充的物質(zhì)是______________,該物質(zhì)的主要作用是______________;

(3)E裝置的作用是______________,F,G裝置中的物質(zhì)分別是______________、______________;

(4)若保留上圖中黑色粗線框內(nèi)的裝置但去掉通空氣的導(dǎo)管B,將C裝置中的雙孔橡皮塞換成單孔橡皮塞,請(qǐng)你用圖示的方法設(shè)計(jì)一個(gè)最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案同樣完成硝酸的制取(在如下圖所示的方框中畫(huà)出裝置圖并注明所用藥品的名稱).

Ⅰ.(1)ΔH-TΔS=-92.4 kJ·mol-1-298 K×(-198.2×10-3) kJ·mol-1·K-1＜0  小于

(2)BCD

(3)用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放在導(dǎo)管口處,若試紙變藍(lán),說(shuō)明有氨氣生成

Ⅱ.(1)C  使催化劑達(dá)到適宜溫度,提高NH3的轉(zhuǎn)化率

 (2)P2O5或無(wú)水CaCl2  除去C中未反應(yīng)的氨氣

(3)安全瓶,防止倒吸  水  NaOH溶液 

(4)如右圖


解析:

本題為實(shí)驗(yàn)題,第Ⅰ部分考查了化學(xué)反應(yīng)方向的判斷問(wèn)題,該問(wèn)題為新教材新增知識(shí)點(diǎn).依據(jù)ΔH-TΔS代入數(shù)值經(jīng)計(jì)算為小于0,故能自發(fā)進(jìn)行.在實(shí)際合成氨生產(chǎn)中,結(jié)合催化劑的催化活性,綜合考慮反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率的問(wèn)題,選定800 K左右的高溫,且將生成的NH3及時(shí)分離,補(bǔ)充N(xiāo)2和H2以利于反應(yīng)向生成NH3的方向進(jìn)行.實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)氨氣的方法可用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放在導(dǎo)管口處,看是否變藍(lán)色.

第Ⅱ部分為模擬工業(yè)制硝酸的實(shí)驗(yàn).因氨氣的催化氧化需要在一定的溫度下進(jìn)行,故應(yīng)提前將催化劑加熱,提高NH3的轉(zhuǎn)化率,在吸收前設(shè)計(jì)了除去未反應(yīng)的氨氣的裝置;另外題目還設(shè)計(jì)了防倒吸裝置及尾氣處理裝置.最后一小題讓考生設(shè)計(jì)能將NH3和空氣混合氣一次制取的最簡(jiǎn)單方案,故可設(shè)計(jì)將空氣通入濃氨水中,帶出氨氣的方法.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

（2009?清遠(yuǎn)模擬）德國(guó)人哈伯在1909年發(fā)明的合成氨反應(yīng)原理為：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）  已知298K時(shí)：△H=-92.4kJ?mol-1試回答下列問(wèn)題：
（1）在298K時(shí)，將10mol N2和30mol H2放入合成塔中，為何放出的熱量小于924kJ？
該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，10molN2和30molH2不可能完全反應(yīng)，所以放出的熱量小于10×10×92.4kJ=924kJ
該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，10molN2和30molH2不可能完全反應(yīng)，所以放出的熱量小于10×10×92.4kJ=924kJ
．
（2）如圖一在一定條件下，將1mol N2與3mol H2混合于一個(gè)10L密閉容器中，反應(yīng)達(dá)到A平衡時(shí)，混合氣體中氨占25%，試回答：
①N2的轉(zhuǎn)化率αA為
40%
40%
．
②在狀態(tài)A時(shí)，平衡常數(shù)KA=
0.082
0.06×0.183
0.082
0.06×0.183
（代入數(shù)值的表達(dá)式，不寫(xiě)出具體數(shù)值）當(dāng)溫度由T1變化到T2時(shí)，KA
＞
＞
KB（填“＞”、“＜”或“=”）
（3）圖二是實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)法合成氨的簡(jiǎn)易裝置．簡(jiǎn)述檢驗(yàn)有氨氣生成的方法
用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放在導(dǎo)管口處，若試紙變藍(lán)，說(shuō)明有氨氣生成
用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放在導(dǎo)管口處，若試紙變藍(lán)，說(shuō)明有氨氣生成
．在1998年希臘亞里斯多德大學(xué)的Marmellos和Stoukides采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷（能傳遞H+），實(shí)現(xiàn)了高溫常壓下高轉(zhuǎn)化率的電化學(xué)合成氨．其實(shí)驗(yàn)裝置如圖．陰極的電極反應(yīng)式
N2+6e-+6H+=2NH3
N2+6e-+6H+=2NH3
．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：閱讀理解

氨是最重要的氮肥，是產(chǎn)量最大的化工產(chǎn)品之一．課本里介紹的合成氨技術(shù)叫哈伯法，是德國(guó)人哈伯在1905年發(fā)明的，其合成原理為：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H＜0他因此獲得了1918年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)．工業(yè)上合成氨的部分工藝流程如圖1：
反應(yīng)體系中各組分的部分性質(zhì)見(jiàn)下表：
氣體 氮?dú)?/TD> 氫氣 氨
熔點(diǎn)（℃） -210.01 -252.77 -77.74
沸點(diǎn)（℃） -195.79 -259.23 -33.42
（1）合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)很小，所以在工業(yè)上采取氣體循環(huán)的流程．即反應(yīng)后通過(guò)把混合氣體的溫度降低到
-33.42
-33.42
℃使混合氣體分離出來(lái)產(chǎn)品；繼續(xù)循環(huán)的氣體是
N2、H2
N2、H2
．
（2）工業(yè)上采取用上述（1）操作的目的：
及時(shí)分離出氨氣，平衡正向移動(dòng)，提高氨氣的產(chǎn)率，且循環(huán)利用氮?dú)夂蜌錃�，提高氮�(dú)夂蜌錃獾霓D(zhuǎn)化率
及時(shí)分離出氨氣，平衡正向移動(dòng)，提高氨氣的產(chǎn)率，且循環(huán)利用氮?dú)夂蜌錃�，提高氮�(dú)夂蜌錃獾霓D(zhuǎn)化率
．
（3）已知拆開(kāi)1molH-H鍵，1molN-H鍵，1molN≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，則N2與H2反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為
N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92kJ?mol-1
N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92kJ?mol-1
．
（4）合成氨工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義．對(duì)于密閉容器中的反應(yīng)：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g），在673K，30MPa下n（NH3）和n（H2）隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖2所示．下列敘述正確的是
AD
AD

A．點(diǎn)a的正反應(yīng)速率比點(diǎn)b的大
B．點(diǎn) c處反應(yīng)達(dá)到平衡
C．點(diǎn)d （t1時(shí)刻） 和點(diǎn) e （t2時(shí)刻） 處n（N2）不一樣
D．其他條件不變，773K下反應(yīng)至t1時(shí)刻，n（H2）比圖2中d點(diǎn)的值大．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源：2011-2012學(xué)年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)《化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡》專題綜合測(cè)試（蘇教版） 題型：填空題

(8分)德國(guó)人哈伯在1913年實(shí)現(xiàn)了合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)，反應(yīng)原理：

N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)；已知298 K時(shí)，

ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1，試回答下列問(wèn)題：

(1)計(jì)算說(shuō)明298 K下合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？________(填“能”或“不能”)；在298 K時(shí)，將10 mol N2和30 mol H2放入合成塔中，為什么放出的熱量小于924 kJ？________。

(2)如圖在一定條件下，將1 mol N2和3 mol H2混合于一個(gè)10 L的密閉容器中，反應(yīng)達(dá)到A平衡時(shí)，混合氣體中氨占25%，試回答下列問(wèn)題：

①N2的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______；

②在達(dá)到狀態(tài)A時(shí)，平衡常數(shù)KA＝________(代入數(shù)值的表達(dá)式，不要求得具體數(shù)值)，當(dāng)溫度由T1變化到T2時(shí)，KA________KB(填“＝”、“<”或“>”)。

③在達(dá)到狀態(tài)B時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　)

a．通入氬氣使壓強(qiáng)增大，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

b．N2的正反應(yīng)速率是H2的逆反應(yīng)速率的1/3倍

c．降低溫度，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量變小

d．增加N2的物質(zhì)的量，H2的轉(zhuǎn)化率降低

(3)若在恒溫、恒壓條件下合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，再向平衡體系中通入氬氣，平衡________移動(dòng)(填“向左”“向右”或“不”)。

(4)在1998年希臘亞里斯多德大學(xué)的Marnellos和Stoukides采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H＋)，實(shí)現(xiàn)了高溫高壓下高轉(zhuǎn)化率的電化學(xué)合成氨，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖：

則陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)___________________________________________________。

 

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源：2013屆安徽省高二第二次月考理科綜合試題（化學(xué)部分） 題型：填空題

（15分）氨是最重要的氮肥，是產(chǎn)量最大的化工產(chǎn)品之一。課本里介紹的合成氨技術(shù)叫哈伯法，是德國(guó)人哈伯在1905年發(fā)明的，其合成原理為：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)；△H＜0他因此獲得了1918年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。工業(yè)上合成氨的部分工藝流程如下：

                

氣體

氮?dú)?/p>

氫氣

氨

熔點(diǎn)（℃）

-210.01

-252.77

-77.74

沸點(diǎn)（℃）

-195.79

-259.23

-33.42

                                                                                    

反應(yīng)體系中各組分的部分性質(zhì)見(jiàn)上表：

（1）合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)很小，所以在工業(yè)上采取氣體循環(huán)的流程。即反應(yīng)后通過(guò)把混合氣體的溫度降低到           ℃使混合氣體分離出來(lái)產(chǎn)品；繼續(xù)循環(huán)的氣體是                。

（2）工業(yè)上采取用上述（1）操作的目的：                           

                                                                         。

（3）已知拆開(kāi)1molH－H鍵，1molN－H鍵，1molN≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，則N2與H2反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________       。

（4）合成氨工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義。對(duì)于密閉容器中的反應(yīng)： N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，在673K，30MPa下n(NH3)和n(H2)隨時(shí)間變化的關(guān)系如下圖所示。下列敘述正確的是

A．點(diǎn)a的正反應(yīng)速率比點(diǎn)b的大

B．點(diǎn) c處反應(yīng)達(dá)到平衡

C．點(diǎn)d (t1時(shí)刻) 和點(diǎn) e (t2時(shí)刻) 處n(N2)不一樣

D．其他條件不變，773K下反應(yīng)至t1時(shí)刻， n(H2)比上圖中d點(diǎn)的值大   

 

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源：2010屆天津新華中學(xué)高三下學(xué)期第四次月考化學(xué)試卷 題型：填空題

下表是元素周期表的一部分．

 

(1)表中元素⑩的氫化物的化學(xué)式為           ，此氫化物的還原性比元素⑨的氫化物的還原性              （填強(qiáng)或弱）

(2)某元素原子的核外電子層中L層電子數(shù)比K層電子數(shù)多3，則該元素的元素符號(hào)是      ，其單質(zhì)的電子式為                 ．

(3)已知某些不同族元素的性質(zhì)也有一定的相似性，如元素③與元素⑧的氫氧化物有相似的性質(zhì)。寫(xiě)出元素③的氫氧化物與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：

                                                                 ；

又如表中與元素⑦的性質(zhì)相似的不同族元素是            （填元素符號(hào)）

(4)元素⑤的氫化物是最重要的氮肥，是產(chǎn)量最大的化工產(chǎn)品之一。課本里介紹的合成氨技術(shù)叫哈伯法，是德國(guó)人哈伯在1905年發(fā)明的，其合成原理為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  △H= －92.4kJ/mol，他因此獲得了1918年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。試回答下列問(wèn)題：

  ①合成氨工業(yè)中采取的下列措施可用勒夏特列原理解釋的是            （填序號(hào)）

A．采用較高壓強(qiáng)（20Mpa~50Mpa）  

B．采用500℃的高溫   

C．用鐵觸媒作催化劑                

D．將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來(lái)，N2和H2循環(huán)到合成塔中并補(bǔ)充N(xiāo)2和H2

②上圖是實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)法合成氨的簡(jiǎn)易裝置。簡(jiǎn)述檢驗(yàn)有氨氣生成的方法                                    。

  ③在298K時(shí)，將10 mol N2和30 mol H2放入合成塔中，為何放出的熱量小于924kJ？

                                                                         。

④1998年希臘亞里斯多德大學(xué)的Marmellos和Stoukides發(fā)明一種合成氨的新方法。在常壓下，將H2與用He稀釋的N2分別通入一加熱到570℃的，以鍶－鈰－釔－鈣鈦礦多孔陶瓷（SCY）為固體電解質(zhì)的電解池中轉(zhuǎn)化為氨氣（SCY陶瓷能傳遞H+），H2轉(zhuǎn)化率達(dá)到78％。其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。陰極的電極反應(yīng)式                   。

 

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