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        1. 合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑,對化學工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響.合成氨反應的化學方程式為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.在某溫度下達到平衡時,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,此溫度下該反應的平衡常數(shù)K=
          7.32×10-3
          7.32×10-3

          (2)在三個相同容器中各充入1mol N2和3mol H2,在不同條件下反應并達到平衡,氨的體積分數(shù)隨時間變化的曲線如圖所示.下列說法中正確的是
          D
          D
          (填字母,下同).
          A.圖Ⅰ可能是不同壓強對反應的影響,且p2>p1
          B.圖Ⅱ可能是不同壓強對反應的影響,且p1>p2
          C.圖Ⅲ可能是不同溫度對反應的影響,且T1>T2
          D.圖Ⅱ可能是同溫同壓下不同催化劑對反應的影響,且催化劑性能1>2
          (3)乙醇可通過淀粉等生物質(zhì)原料發(fā)酵制得,屬于可再生資源,通過乙醇制取氫氣
          具有良好的應用前景.已知通過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
          下列說法錯誤的是:
          D
          D

          A.從原料消耗的角度來看,a路線制氫更有價值
          B.從能量消耗的角度來看,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.
          分析:(1)根據(jù)k=
          c2(NH3)
          n(N2)?c3(H2)
          計算平衡常數(shù);
          (2)根據(jù)外界條件對平衡移動的影響分析;
          (3)A.從原料消耗的角度來看,消耗等量乙醇a路線生產(chǎn)氫氣多;
          B.從能量消耗的角度來看,b路線消耗能量少;
          C.a(chǎn)路線消耗很多能量;
          D.該反應為吸熱反應,降低溫度,逆移.
          解答:解:(1)k=
          c2(NH3)
          n(N2)?c3(H2)
          =
          4.002
          3.00×9.003
          =7.32×10-3,故答案為:7.32×10-3;
          (2)A.增大壓強,平衡向正反應分析移動,氨氣的含量增大,故A錯誤;
          B.圖Ⅱ應是催化劑對反應的影響,故B錯誤;
          C.溫度升高,平衡向逆反應分析移動,氨氣的含量降低,故C錯誤;
          D.圖Ⅱ中兩種途徑平衡狀態(tài)相同,應是催化劑對平衡的影響,1反應速率大,催化效果好,故D正確;
          故答案為:D;
          (3)A.從原料消耗的角度來看,消耗等量乙醇a路線生產(chǎn)氫氣多,故A正確;
          B.從能量消耗的角度來看,b路線消耗能量少,故B正確;
          C.與b路線相比,a路線消耗很多能量,所以在實際生產(chǎn)中意義不大,故C正確;
          D.該反應為吸熱反應,降低溫度,逆移,所以乙醇轉(zhuǎn)化率降低,故D錯誤;
          故答案為:D.
          點評:本題考查較為綜合,涉及化學平衡,化學反應與能量以及電化學知識,題目難度較大,本題注意電極反應式的書寫,注意利用蓋斯定律計算反應熱的方法.
          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

          合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑,對化學工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響.合成氨反應的化學方程式為:N2(g)+3H2(g)3NH3(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制得.我國合成氨工業(yè)目前的生產(chǎn)條件為:催化劑-鐵觸媒,溫度-400~500℃,壓強-30~50MPa.
          回答下列問題:
          (1)合成氨工業(yè)中原料氣壓縮到30~50MPa的原因是
          加壓有利于平衡正向移動,提高原料氣的轉(zhuǎn)化率
          加壓有利于平衡正向移動,提高原料氣的轉(zhuǎn)化率
          .從平衡移動原理分析,低溫有利于原料氣的轉(zhuǎn)化,實際生產(chǎn)中采用400~500℃的高溫,原因之一是考慮到催化劑的催化活性,原因之二是
          增加反應速率,縮短達到平衡的時間
          增加反應速率,縮短達到平衡的時間

          (2)500℃、50MPa時,在容積為VL的容器中加入n mol N2、3n mol H2,反應達平衡后測得平衡常數(shù)為K,此時N2的轉(zhuǎn)化率為x.則K和x的關(guān)系滿足K=
          4xV2
          27n2(1-x)4
          4xV2
          27n2(1-x)4

          (3)甲烷在高溫下與水蒸氣反應反應方程式為: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)時放出44.0kJ熱量.寫出CH4和H2O在高溫下反應的熱化學方程式
          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

          (4)有人設想尋求合適的催化劑和電極材料,以N2、H2為電極反應物,以HCl-NH4Cl為電解質(zhì)溶液制取新型燃料電池.請寫出該電池的正極反應式
          N2+6e-+8H+=2NH4+
          N2+6e-+8H+=2NH4+

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          科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

          合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑,對化學工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響.合成氨反應的化學方程式為: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.在某溫度下達到平衡時各物質(zhì)的濃度分別為c(H2)=9.00mol/L,c(N2)=3.00mol/L,c(NH3)=4.00mol/L,此溫度下該反應的平衡常數(shù)為
          7.32×10-3
          7.32×10-3

          (2)三個相同容器中各充入1molN2和3molH2,在不同條件下反應并達到平衡,氨的體積分數(shù)隨時間的變化如圖所示.下列說法正確的是
          D
          D
          (填序號).
          A.圖I可能是不同壓強對反應的影響,且P2>P1
          B.圖Ⅱ可能是不同壓強對反應的影響,且P1>P2
          C.圖Ⅲ可能是不同溫度對反應的影響,且T1>T2
          D.圖Ⅱ一定是在同溫同壓下不同催化劑對反應的影響,且催化劑效果1>2
          (3)將水蒸氣通過紅熱的炭即產(chǎn)生水蒸氣,化學方程式為:C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g)△H=+131.3kJ,△S=+133.7J/K該反應在低溫下能否自發(fā)
          (填:能或否).
          (4)甲烷在高溫下與水蒸氣反應反應方程式為: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)時放出44.0kJ熱量.寫出CH4和H2O在高溫下反應的熱化學方程式
          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)有人設想尋求合適的催化劑和電極材料,以N2、H2為電極反應物,以HCl-NH4Cl為電解質(zhì)溶液制取新型燃料電池.請寫出該電池的正極反應式
          N2+6e-+8H+=2NH4+
          N2+6e-+8H+=2NH4+

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          科目:高中化學 來源: 題型:

          合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑,對化學工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響.合成氨反應的化學方程式為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.在某溫度下達到平衡時,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,此溫度下該反應的平衡常數(shù)K=
          0.0073
          0.0073

          (2)在三個相同容器中各充入1mol N2和3mol H2,在不同條件下反應并達到平衡,氨的體積分數(shù)隨時間變化的曲線如圖所示.下列說法中正確的是
          D
          D
          (填字母).
          A.圖Ⅰ可能是不同壓強對反應的影響,且p2>p1
          B.圖Ⅱ可能是不同壓強對反應的影響,且p1>p2
          C.圖Ⅲ可能是不同溫度對反應的影響,且T1>T2
          D.圖Ⅱ可能是同溫同壓下不同催化劑對反應的影響,且催化劑性能1>2
          (3)將水蒸氣通過紅熱的炭即可產(chǎn)生水煤氣,化學方程式為:
          C(s)+H2O(g)═H2(g)+CO(g)△H=+131.3kJ?mol-1,△S=+133.7J?K-1?mol-1
          該反應在常溫下能否自發(fā)進行?
          不能
          不能
          (填“能”或“不能”).

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          科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

          合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑,對化學工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響.合成氨反應的化學方程式為:N2(g)+3H2(g)?3NH3(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制得.我國合成氨工業(yè)目前的生產(chǎn)條件為:催化劑-鐵觸媒,溫度-400~500℃,壓強-30~50MPa.回答下列問題:
          (1)合成氨工業(yè)中原料氣壓縮到30~50MPa的原因是
          加壓有利于平衡正向移動,提高原料氣的轉(zhuǎn)化率
          加壓有利于平衡正向移動,提高原料氣的轉(zhuǎn)化率
          .從平衡移動原理分析,低溫有利于原料氣的轉(zhuǎn)化,實際生產(chǎn)中采用400~500℃的高溫,原因之一是考慮到催化劑的催化活性,原因之二是
          增加反應速率,縮短達到平衡的時間
          增加反應速率,縮短達到平衡的時間

          (2)500℃、50MPa時,在容積為VL的容器中加入n mol N2、3n mol H2,反應達平衡后測得平衡常數(shù)為K1,此時N2的轉(zhuǎn)化率為x.則K和x的關(guān)系滿足K=
          4xV2
          27n2(1-x)4
          4xV2
          27n2(1-x)4
          .若溫度為400℃,平衡常數(shù)為K2,則K1
          K2(填“<”、“=”或“>”)
          (3)甲烷在高溫下與水蒸氣反應反應方程式為: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)時放出44.0kJ熱量.
          ①寫出CO燃燒的熱化學方程式
          CO(g)+
          1
          2
          O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ?mol-1
          CO(g)+
          1
          2
          O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ?mol-1

          ②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=
          -483.6
          -483.6
          kJ/mol.

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