高溫高壓 1.工業(yè)上合成氨 催化劑 N2+3H2=======2NH32.實(shí)驗(yàn)室制取氨氣 2NH4Cl+Ca(OH)2====CaCl2+2NH3↑+2H2O 【查看更多】

 

題目列表(包括答案和解析)

工業(yè)上合成氨是在一定條件下進(jìn)行如下反應(yīng)：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），其部分工藝流程如下：

回答下列問(wèn)題：

（1）已知：N2(g)+O2(g) ＝2NO(g)；            △H＝180.5kJ/mol

4NH3(g)+5O2(g)＝4NO(g)+6H2O(g) ；△H＝-905kJ/mol

2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) ；          △H＝-483.6kJ/mol

則工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式為_(kāi)______________。

（2）如果工業(yè)上，在一定溫度下，將1.5molN2 氣體和6molH2 氣體通入到體積為1升的密閉容器中。改變下列條件，能使平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行且平衡常數(shù)不變的是______。

①增大壓強(qiáng)  ②增大反應(yīng)物的濃度    ③使用催化劑   ④降低溫度  

（3）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)降低混合氣體的溫度而使氨氣分離出來(lái)。這種分離物質(zhì)的方法其原理類似于下列哪種方法？______  (填編號(hào))。①過(guò)濾  ②蒸餾  ③滲析  ④萃取 理由是________________________。

（4）可以用氯氣來(lái)檢驗(yàn)輸送氨氣的管道是否漏氣，如果漏氣則會(huì)有白煙(成份為氯化銨)生成。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_________________________________。

（5）如果化學(xué)反應(yīng)3A2(g)+C2(g)2CA3(g)。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)不斷改變條件(不改變A2、C2和CA3的量)，下圖表示反應(yīng)速率與反應(yīng)過(guò)程的關(guān)系，其中表示平衡混合物中CA3的含量最高的一段時(shí)間是____________。溫度為T℃時(shí)，將4amolA2和2a molC2放入1L密閉容器中，充分反應(yīng)后測(cè)得C2的轉(zhuǎn)化率為50％，則反應(yīng)的平衡常數(shù)____________。

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工業(yè)上合成氨的化學(xué)反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

ΔH＝－92.4 KJ·mol－1、ΔS＝－198.3 J·mol－1·K－1，且ΔG＝ΔH－T　ΔS．在容積為10 L的密閉容器中，通入40 mol　N2和120 mol　H2在一定條件下進(jìn)行反應(yīng)，4 S后達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)N2的濃度為2 mol/L．通過(guò)計(jì)算回答下列問(wèn)題：

(1)在溫度為298K時(shí)，該反應(yīng)________(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行．反應(yīng)進(jìn)行到平衡狀態(tài)時(shí)ΔG＝________．

(2)用N2表示的4S內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的平均速率是________．

(3)在該條件下N2的最大轉(zhuǎn)化率是________；此時(shí)混合氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)是________．

(4)為了提高氨氣的產(chǎn)率，可以選擇的方法是________(填序號(hào)，錯(cuò)選扣分)．

①升高溫度

②增大壓強(qiáng)

③使用催化劑

④及時(shí)分離出NH3

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合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開(kāi)辟了人工固氮的途徑，對(duì)化學(xué)工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響．合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.2kJ?mol-1．合成氨工業(yè)中原料氣N2可從空氣中分離得到，H2可用甲烷或焦炭與水蒸氣反應(yīng)制得．

（1）在一容積固定的密閉容器中注入N2和H2兩種氣體，發(fā)生上述反應(yīng)．在某溫度下達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度分別是：c（H2）=9.00mol?L-1，c（N2）=3.00mol?L-1，c（NH3）=4.00mol?L-1，此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
7.32×10-3
7.32×10-3
．
（2）在三個(gè)相同容器中各充入1mol N2和3mol H2，在不同條件下反應(yīng)并達(dá)到平衡，氨的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的曲線如圖所示．下列說(shuō)法中正確的是
D
D
（填字母，下同）．
A．圖Ⅰ可能是不同壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響，且p2＞p1
B．圖Ⅱ可能是不同壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響，且p1＞p2
C．圖Ⅲ可能是不同溫度對(duì)反應(yīng)的影響，且T1＞T2
D．圖Ⅱ可能是同溫同壓下不同催化劑對(duì)反應(yīng)的影響，且催化劑性能1＞2
（3）乙醇可通過(guò)淀粉等生物質(zhì)原料發(fā)酵制得，屬于可再生資源，通過(guò)乙醇制取氫氣
具有良好的應(yīng)用前景．已知通過(guò)乙醇制取氫氣有如下兩條路線：
a、CH3CH2OH（g）+H2O（g）?4H2（g）+2CO（g）△H=+255.58kJ/mol
b、CH3CH2OH（g）+1/2O2（g）?3H2（g）+2CO（g）△H=+13.76kJ/mol
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是：
D
D

A．從原料消耗的角度來(lái)看，a路線制氫更有價(jià)值
B．從能量消耗的角度來(lái)看，b路線制氫更加有利
C．a(chǎn)路線制氫由于要消耗很多能量，所以在實(shí)際生產(chǎn)中意義不大
D．降低溫度，可提高b路線中乙醇的轉(zhuǎn)化率．

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合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開(kāi)辟了人工固氮的途徑，對(duì)化學(xué)工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響．合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為：N2（g）+3H2（g）2（（（NH3（g）△H=-92.2kJ/mol．合成氨工業(yè)中原料氣N2可從空氣中分離得到，H2可用甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)制得．

（1）在一容積固定的密閉容器中注入N2和H2兩種氣體，發(fā)生上述反應(yīng)．在某溫度下達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別為c（H2）=9.00mol/L，c（N2）=3.00mol/L，c（NH3）=4.00mol/L，此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為
7.32×10-3
7.32×10-3
．
（2）三個(gè)相同容器中各充入1molN2和3molH2，在不同條件下反應(yīng)并達(dá)到平衡，氨的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化如圖所示．下列說(shuō)法正確的是
D
D
（填序號(hào)）．
A．圖I可能是不同壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響，且P2＞P1
B．圖Ⅱ可能是不同壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響，且P1＞P2
C．圖Ⅲ可能是不同溫度對(duì)反應(yīng)的影響，且T1＞T2
D．圖Ⅱ一定是在同溫同壓下不同催化劑對(duì)反應(yīng)的影響，且催化劑效果1＞2
（3）將水蒸氣通過(guò)紅熱的炭即產(chǎn)生水蒸氣，化學(xué)方程式為：C（s）+H2O（g） H2（g）+CO（g）△H=+131.3kJ，△S=+133.7J/K該反應(yīng)在低溫下能否自發(fā)
否
否
（填：能或否）．
（4）甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)反應(yīng)方程式為：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）．部分物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表：
物  質(zhì) 燃燒熱（kJ?mol-1）
H2（g） -285.8
CO（g） -283.0
CH4（g） -890.3
已知1mol H2O（g）轉(zhuǎn)變?yōu)?mol H2O（l）時(shí)放出44.0kJ熱量．寫(xiě)出CH4和H2O在高溫下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式
CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.1kJ?mol-1
CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.1kJ?mol-1
．
（5）有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以N2、H2為電極反應(yīng)物，以HCl-NH4Cl為電解質(zhì)溶液制取新型燃料電池．請(qǐng)寫(xiě)出該電池的正極反應(yīng)式
N2+6e-+8H+=2NH4+
N2+6e-+8H+=2NH4+
．

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合成氨工業(yè)是重要的化工工業(yè)，傳統(tǒng)合成氨的方法是N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H=92.4kJ．mol-1．影響合成氨工業(yè)生產(chǎn)效率的因素主要有溫度、壓強(qiáng)、催化劑、原料氣配比和氣體在裝置中的流速．
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（1）該反應(yīng)放熱，升高溫度對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率不利，但工業(yè)生產(chǎn)中通常在420-500℃條件下進(jìn)行該反應(yīng)，其理由是
 
．
（2）圖1是壓強(qiáng)和原料氣配比對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率影響研究結(jié)果，圖中揭示的規(guī)律有：
 
；
 
．
（3）圖2是反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系圖，閱讀圖中信息，說(shuō)明為什么實(shí)際生產(chǎn)中氣體在裝置中的流速是影響轉(zhuǎn)化率的重要因素？
 

（4）2001年希臘科學(xué)家利用電解反應(yīng)合成氨取得成功，實(shí)驗(yàn)裝置如圖3，固體介質(zhì)能傳導(dǎo)H+，則鈀電極A是電解池的
 
極（填“陽(yáng)”或“陰”），該極上的電極反應(yīng)式是
 
．
（5）有研究表明在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑表面與水發(fā)生反應(yīng)生成NH3：2N2+6H2O?4NH3+3O2，
若N2（g）+3H2O（1）=2NH3（g）+
32
O2（g）△H=+765.2kJ?mol-1
則反應(yīng)2N2（g）+6H2O（l）?4NH3（g）+3O2（g）的△H=
 
kJ?mol-1．

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