工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下

（1）①工業(yè)生產(chǎn)時，制取氫氣的一個反應(yīng)為：CO+H2O（g）?CO2+H2，850℃時，往1L密閉容器中充入0.3mol CO和0.2molH2O（g）．反應(yīng)4min后建立平衡，體系中c（H2）=0.12mol?L-1．CO的平衡濃度為     轉(zhuǎn)化率為     該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=     （填計算結(jié)果）．
②在850℃時，以表中的物質(zhì)的量投入恒容反應(yīng)器中，其中向逆反應(yīng)方向進行的有     （選填A(yù)、B、C、D、E）
ABCDE
n（CO2）3l1l
n（H2）2l12
n（CO）1230.53
n（H2O）5232l
（2）合成塔中發(fā)生反應(yīng)N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0．下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)．由此可推知，表中T1    300℃（填“＞”、“＜”或“=”）．
 T/°C T1 300 T2
 K 1.00×107 2.45×105 1.88×103
（3）N2和H2在鐵作催化劑作用下從145℃就開始反應(yīng)，不同溫度下NH3產(chǎn)率圖1所示．溫度高于900℃時，NH3產(chǎn)率下降，原因是    ．

（4）在化學反應(yīng)中只有極少數(shù)能量比平均能量高得多的反應(yīng)物分子發(fā)生碰撞時才可能發(fā)生化學反應(yīng)，這些分子被稱為活化分子．使普通分子變成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其單位通常用kJ?mol-1表示．請認真觀察圖2，回答問題．
圖中所示反應(yīng)是    （填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)，該反應(yīng)的△H=     （用含E1、E2E的代數(shù)式表示）．已知熱化學方程式：H2（g）+O2（g）=H2O（g）△H=-241.8kJ?mol-1，該反應(yīng)的活化能為167.2kJ?mol-1，則其逆反應(yīng)的活化能為    ．
（5）硝酸廠的尾氣直接排放將污染空氣．目前科學家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮的氧化物還原為氮氣和水，反應(yīng)機理為：
CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ?mol-1
CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ?mol-1
則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為：    ．
【答案】分析：（1）①根據(jù)生成氫氣量計算轉(zhuǎn)化的一氧化碳的量，一氧化碳的平衡濃度=反應(yīng)開始時一氧化碳濃度-反應(yīng)的一氧化碳濃度，轉(zhuǎn)化率=，平衡常數(shù)K=；
②根據(jù)濃度商常數(shù)和化學平衡常數(shù)相對大小判斷反應(yīng)方向，如果濃度商常數(shù)大于平衡常數(shù)，則平衡向逆反應(yīng)方向移動；
（2）該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，則平衡常數(shù)降低，根據(jù)不同溫度下平衡常數(shù)的相對大小確定溫度高低；
（3）該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，在升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動；
（4）反應(yīng)物的能量大于生成物的能量，則該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物的能量小于生成物的能量，則該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；△H=生成物能量-反應(yīng)物能量；
（5）將兩個方程式相加然后除以2即得甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式．
解答：解：（1）①n（H2）=CV=0.12mol?L-1×1L=0.12mol，根據(jù)CO+H2O（g）?CO2+H2知，參加反應(yīng)的一氧化碳和氫氣的物質(zhì)的量之比是1：1，所以參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量是0.12mol，則c（CO）==0.18mol/L，轉(zhuǎn)化率=；
各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度單位都是mol/L，
          CO+H2O（g）?CO2+H2
開始濃度  0.3  0.2      0    0
反應(yīng)濃度 0.12  0.12   0.12  0.12
平衡濃度0.18   0.08   0.12  0.12
則平衡常數(shù)K===1；
 故答案為：0.18mol/L；40%；1；
②如果反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，則參加反應(yīng)的各種物質(zhì)的濃度商大于1，
A．濃度商==1.2＞1，平衡向逆反應(yīng)方向移動；
B．濃度商==0.25＜1，平衡向正反應(yīng)方向移動；
C．濃度商=0＜1，平衡向正反應(yīng)方向移動；
D．濃度商==1，該反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；
E．濃度商==＜1，平衡向正反應(yīng)方向移動，
故選A；
（2）該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，則平衡常數(shù)降低，T1時平衡常數(shù)大于300℃時的平衡常數(shù)，所以T1＜300℃，故答案為＜；
（3）該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，在升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，900℃時反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，再升高溫度平衡向左移動，所以氨氣的產(chǎn)率下降，
故答案為：900℃時反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，再升高溫度平衡向左移動；
（4）根據(jù)圖片知，反應(yīng)物的能量大于生成物的能量，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H=生成物能量-反應(yīng)物能量=-（E1-E2）kJ/mol，逆反應(yīng)的活化能=正反應(yīng)的活化能-正反應(yīng)的焓變=167.2kJ?mol-1-（-241.8kJ?mol-1）=409kJ/mol，
故答案為：放熱；-（E1-E2）kJ/mol；409kJ/mol；
（5）將兩個方程式相加然后除以2即得甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式，反應(yīng)方程式為CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+2H2O（g）+N2（g）△H=-867kJ?mol-1，
故答案為：CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+2H2O（g）+N2（g）△H=-867kJ?mol-1．
點評：本題考查化學平衡的有關(guān)計算、化學反應(yīng)速率計算、平衡常數(shù)等，難度中等，注意掌握化學平衡常數(shù)的應(yīng)用：1、用來判斷反應(yīng)進行的程度，2、判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)，3、判斷反應(yīng)進行的方向，4、用來計算物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率．
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：

（1）工業(yè)生產(chǎn)時，制取氫氣的一個反應(yīng)為：CO+H2O（g）?CO2+H2
①t℃時，往1L密閉容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸氣．反應(yīng)建立平衡后，體系中c（H2）=0.12mol?L-1．該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
1
1
 （填計算結(jié)果）．
②保持溫度不變，向上述平衡體系中再加入0.1molCO，當反應(yīng)重新建立平衡時，水蒸氣的轉(zhuǎn)化率α（H2O）=
50%
50%
．
   （2）合成塔中發(fā)生反應(yīng)N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H＜0．下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)．由此可推知，表中
T1
＜
＜
573K（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）NH3和O2在鉑系催化劑作用下從145℃就開始反應(yīng)：4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）△H=-905kJ?mol-1，不同溫度下NO產(chǎn)率如右圖所示．溫度高于900℃時，NO產(chǎn)率下降的原因
溫度高于900℃時，平衡向左移動
溫度高于900℃時，平衡向左移動
．
（4）廢水中的N、P元素是造成水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵因素，農(nóng)藥廠排放的廢水中常含有較多的NH4+和PO43-，一般可以通過兩種方法將其除去．
①方法一：將Ca（OH）2或CaO 投加到待處理的廢水中，生成磷酸鈣，從而進行回收．當處理后的廢水中c（Ca2+）=2×10-7 mol/L時，溶液中c（PO43-）=
5×10-7
5×10-7
mol/L．
（已知Ksp[Ca3（PO4）2]=2×10-33）
②方法二：在廢水中加入鎂礦工業(yè)廢水，就可以生成高品位的磷礦石-鳥糞石，反應(yīng)的方程式為Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4↓．該方法中需要控制污水的pH為7.5～10，若pH高于10.7，鳥糞石的產(chǎn)量會大大降低．其原因可能為
當pH高于10.7時，溶液中的Mg2+、NH4+會與OH-反應(yīng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動
當pH高于10.7時，溶液中的Mg2+、NH4+會與OH-反應(yīng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動
．與方法一相比，方法二的優(yōu)點為
能同時除去廢水中的氮，充分利用了鎂礦工業(yè)廢水
能同時除去廢水中的氮，充分利用了鎂礦工業(yè)廢水
．

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

（2011?石景山區(qū)一模）工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：

（1）工業(yè)生產(chǎn)時，制取氫氣的一個反應(yīng)為：CO+H2O（g）?CO2+H2．t℃時，往1L密閉容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸氣．反應(yīng)建立平衡后，體系中c（H2）=0.12mol?L-1．該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
1
1
（填計算結(jié)果）．
（2）合成培中發(fā)生反應(yīng)N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0．下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)．由此可推知，表中T1
＜
＜
300℃（填“＞”、“＜”或“=”）．
T/℃ T1 300 T2
K 1.00×107 2.45×105 1.88×103
（3）N2和H2在鐵作催化劑作用下從145℃就開始反應(yīng)，不同溫度下NH3產(chǎn)率如圖所示．溫度高于900℃時，NH3產(chǎn)率下降的原因
溫度高于900℃時，平衡向左移動
溫度高于900℃時，平衡向左移動
．
（4）在上述流程圖中，氧化爐中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為
4NH3+5O2
催化劑
.
△
4NO+6H2O
4NH3+5O2
催化劑
.
△
4NO+6H2O
．
（5）硝酸廠的尾氣含有氮的氧化物，如果不經(jīng)處理直接排放將污染空氣．目前科學家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮的氧化物還原為氮氣和水，反應(yīng)機理為：
CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ?mol-1
CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ?mol-1
則甲烷直接將N02還原為N2的熱化學方程式為：
CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867kJ?mol-1
CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867kJ?mol-1
．
（6）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水，試寫出該反應(yīng)的化學方程式
4NH3+5O2
 點燃 
.
 
4N2+6H2O
4NH3+5O2
 點燃 
.
 
4N2+6H2O
，科學家利用此原理，設(shè)計成氨氣一氧氣燃料電池，則通入氨氣的電極是
負極
負極
 （填“正極”或“負極”）；堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為
2NH3-6e-+6OH-→N2+6H2O
2NH3-6e-+6OH-→N2+6H2O
．

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

（2011?鎮(zhèn)江一模）工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：

完成下列問題：
Ⅰ．合成氨
（1）寫出裝置①中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式：
N2+3H2
催化劑
加熱、加壓
2NH3
N2+3H2
催化劑
加熱、加壓
2NH3
．
（2）已知在一定的溫度下進入裝置①的氮、氫混合氣體與從合成塔出來的混合氣體壓強之比為5：4，則氮的轉(zhuǎn)化率為
40%
40%
．
Ⅱ．氨的接觸氧化原理
（3）在900℃裝置②中反應(yīng)有：?
4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）；△H=-905.5kJ?mol-1 K1=1×1053 （900℃）
4NH3（g）+4O2（g）?4N2O（g）+6H2O（g）；△H=-1103kJ?mol-1  K2=1×1061 （900℃）
4NH3（g）+3O2（g）?2N2（g）+6H2O（g）；△H=-1267kJ?mol-1  K3=1×1067 （900℃）
除了上列反應(yīng)外，氨和一氧化氮相互作用：
4NH3（g）+6NO（g）?5N2（g）+6H2O（g）；△H=-1804kJ?mol-1，還可能發(fā)生氨、一氧化氮的分解．
完成熱化學方程式：2NO（g）?N2（g）+O2（g）；△H=
-180.75 kJ?mol-1
-180.75 kJ?mol-1
．
（4）鉑-銠合金催化劑的催化機理為離解和結(jié)合兩過程，如圖所示：

由于鉑對NO和水分子的吸附力較小，有利于氮與氧原子結(jié)合，使得NO和水分子在鉑表面脫附，進入氣相中．若沒有使用鉑-銠合金催化劑，氨氧化結(jié)果將主要生成
氮氣和水蒸氣
氮氣和水蒸氣
．說明催化劑對反應(yīng)有
選擇性
選擇性
．
（5）溫度對一氧化氮產(chǎn)率的影響

當溫度大于900℃時，NO的產(chǎn)率下降的原因
A、B
A、B
（選填序號）
A．促進了一氧化氮的分解
B．促進了氨的分解
C．使氨和一氧化氮的反應(yīng)平衡移動，生成更多N2
（6）硝酸工業(yè)的尾氣常用Na2CO3溶液處理，尾氣的NO、NO2可全部被吸收，寫出用Na2CO3溶液吸收的反應(yīng)方程式
NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2、2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2
NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2、2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2
．

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：

（2009?宿遷模擬）工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如圖1：

在800℃、鉑催化劑存在條件下，氨與氧氣反應(yīng)的主要產(chǎn)物是NO 和H2O．在實際生產(chǎn)中氨的氧化率與混合氣中氧氨比（氧氣與氨氣物質(zhì)的量比，以γ{n（O2）/n（NH3）}表示）的關(guān)系如圖2所示．
請回答下列各題：
（1）若氨氧化率達到100%，理論上γ{n（O2）/n （NH3）}為1.25，而實際生產(chǎn)要將γ值維持在1.7～2.2之間，其原因是
一方面提高氧氣量，增大氨的氧化率；另方面γ值在該范圍，氨的氧化率已高達95～99%，再提高，氨的氧化率上升空間已有限，反而會增加能耗，提高生產(chǎn)成本
一方面提高氧氣量，增大氨的氧化率；另方面γ值在該范圍，氨的氧化率已高達95～99%，再提高，氨的氧化率上升空間已有限，反而會增加能耗，提高生產(chǎn)成本
．
（2）若使氨的氧化率達到95%，應(yīng)控制氨在氨、空氣混合氣體中的體積分數(shù)約為
10.5%
10.5%

（設(shè)氧氣占空氣的體積分數(shù)為20%）．將γ=1.75的氨、空氣混合氣體通入800℃、盛有鉑催化劑的氧化爐，充分反應(yīng)后導(dǎo)入到吸收塔的氣體的主要成分是
N2、NO2、H2O
N2、NO2、H2O
．
（3）現(xiàn)以a mol NH3和足量空氣為原料（不考慮N2的反應(yīng)）最大程度制取NH4NO3，經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化反應(yīng)后，向反應(yīng)后的混合物中加入b g水，得到密度為ρ g?mL-1的溶液，計算該溶液中NH4NO3物質(zhì)的量濃度可能的最大值
500aρ
49a+b
mol?L-1
500aρ
49a+b
mol?L-1
．

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：

工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如圖：
精英家教網(wǎng)
（1）工業(yè)生產(chǎn)時，制取氫氣的一個反應(yīng)為：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）．t℃時，往10L密閉容器中充入2mol CO和3mol水蒸氣．反應(yīng)建立平衡后，體系中c（H2）=0.12mol?L-1．則該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
 
（填計算結(jié)果）．
（2）合成塔中發(fā)生反應(yīng)N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0．下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)．由此可推知，表中T1
 
300℃（填“＞”、“＜”或“=”）．
T/℃ T1 300 T2
K 1.00×107 2.45×105 1.88×103
（3）氨氣在純氧中燃燒生成一種單質(zhì)和水，科學家利用此原理，設(shè)計成“氨氣-氧氣”燃料電池，則通入氨氣的電極是
 
（填“正極”或“負極”）；堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為
 
．
（4）用氨氣氧化可以生產(chǎn)硝酸，但尾氣中的NOx會污染空氣．目前科學家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮的氧化物還原為氮氣和水，反應(yīng)機理為：
CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ?mol-1
CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ?mol-1
則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為
 
．
（5）某研究小組在實驗室以“Ag-ZSM-5”為催化劑，測得將NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如下圖．據(jù)圖分析，若不使用CO，溫度超過775℃，發(fā)現(xiàn)NO的轉(zhuǎn)化率降低，其可能的原因為
 
；在
n(NO)
n(CO)
=1的條件下，應(yīng)控制的最佳溫度在
 
左右．
精英家教網(wǎng)

查看答案和解析>>

同步練習冊答案