练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
    氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一。中学化学课本里学到的合成氨技术叫哈伯法，是德国人哈伯在1905年发明的。他因此获得了1918年度诺贝尔化学奖。哈伯法合成氨需要20～50MPa的高压和500℃的高温，并用铁作催化剂。近一个世纪来，全世界都这样生产氨。合成氨需要高温高压，似乎是天经地义了。然而，2001年有两位希腊化学家在《科学》杂志上发表文章，在常压下把氢气和用氦稀释的氮气分别通入一个加热到570℃的电解池（见图），氢气和氮气在电极上合成了氨，而且转化率达到了78%!，对比哈伯法合成氨转化率仅10%～15%，听起来真像天方夜谭。请根据以上的材料回答下列问题：

    （1）新法合成氨的电解池中能否用水溶液作电解质?为什么?

    （2）新法合成氨中所用的电解质（图中涂色处）能传导H+，试写出电极反应和总反应式。

     

    答案：
    解析：

    		精析  题中新信息较多，这里第一步是抓住关键信息。看完题目，每个解题者都会注意到新法合成氨的反应条件是“常压、570℃”，反应物是“氢气、氮气”，反应装置是“电解池”。由此入手，就可用类比与联想的方法解答本题。①从“常压、570℃”入手，联想到水在常压下的沸点只有100℃。所以不能用水溶液作电解质。（实际上是用某种“固体电解质”，2000年高考理科综合能力测试卷中曾出现了“固体电解质”）。②反应物是氢气、氮气，产物当然是氨，所以总反应式即电解池的总反应式为：

    3H2+N22NH3。

    与已学过的电解反应进行类比，可得出氢气通入电解池的阳极，氮气应通入电解池的阴极。从题示新信息还可得到，所用电解池中的电解质能传导H+，所以书写电极反应式时可以用H+配平。综合以上几点可写出电极反应式：阳极：3H2-6e-＝6H+（生成的H+通过电解质传导到阴极）。阴极：N2+6H++6e-=2NH3。

    答案（1）不能，因为水在常压下的沸点只有100℃

    （2）阳极：3H2-6e-=6H+

    阴极：N2+6H++6e-=2NH3

    3H2+N22NH3

     


    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一．课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法，是德国人哈伯在1905年发明的，其合成原理为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H＜0他因此获得了1918年诺贝尔化学奖．工业上合成氨的部分工艺流程如图1：
    反应体系中各组分的部分性质见下表：
    气体 氮气 氢气 氨
    熔点（℃） -210.01 -252.77 -77.74
    沸点（℃） -195.79 -259.23 -33.42
    （1）合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程．即反应后通过把混合气体的温度降低到
    -33.42
    -33.42
    ℃使混合气体分离出来产品；继续循环的气体是
    N2、H2
    N2、H2
    ．
    （2）工业上采取用上述（1）操作的目的：
    及时分离出氨气，平衡正向移动，提高氨气的产率，且循环利用氮气和氢气，提高氮气和氢气的转化率
    及时分离出氨气，平衡正向移动，提高氨气的产率，且循环利用氮气和氢气，提高氮气和氢气的转化率
    ．
    （3）已知拆开1molH-H键，1molN-H键，1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为
    N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92kJ?mol-1
    N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92kJ?mol-1
    ．
    （4）合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义．对于密闭容器中的反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g），在673K，30MPa下n（NH3）和n（H2）随时间变化的关系如图2所示．下列叙述正确的是
    AD
    AD

    A．点a的正反应速率比点b的大
    B．点 c处反应达到平衡
    C．点d （t1时刻） 和点 e （t2时刻） 处n（N2）不一样
    D．其他条件不变，773K下反应至t1时刻，n（H2）比图2中d点的值大．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一。课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法，是德国人哈伯在1905年发明的，其合成原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)；ΔH＜0，他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。工业上合成氨的部分工艺流程如下：

    反应体系中各组分的部分性质见下表：

    气体

    氮气

    氢气

    氨

    熔点/℃

    -210.01

    -252.77

    -77.74

    沸点/℃

    -195.79

    -259.23

    -33.42

    (1)合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程，即反应后通过把混合气体的温度降低到____________，使混合气体分离出产品，N2、H2继续循环。写出该反应的化学平衡常数表达式：K=____________。

    (2)运用化学反应速率和化学平衡的观点说明工业上采用“使混合气体分离出产品，N2、H2继续循环”的生产措施的理由：___________________________________________________。

    (3)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_____________________________。

    (4)合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，在673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图甲所示。下列叙述正确的是____________。

    A.点a的正反应速率比点b的大

    B.点c处反应达到平衡

    C.点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样

    D.其他条件不变，773 K下反应至t1时刻，n(H2)比图中d点的值大

    (5)1998年希腊亚里斯多德大学的Marncellos和Stoukides采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)，实现了高温常压下高转化率的电化学合成氨，其实验装置如下图乙。阴极的电极反应式为__________________________________________________________________。

             

                      甲                                                 乙

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源：2013届安徽省高二第二次月考理科综合试题（化学部分） 题型：填空题

    （15分）氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一。课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法，是德国人哈伯在1905年发明的，其合成原理为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)；△H＜0他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。工业上合成氨的部分工艺流程如下：

                    

    气体

    氮气

    氢气

    氨

    熔点（℃）

    -210.01

    -252.77

    -77.74

    沸点（℃）

    -195.79

    -259.23

    -33.42

                                                                                        

    反应体系中各组分的部分性质见上表：

    （1）合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过把混合气体的温度降低到           ℃使混合气体分离出来产品；继续循环的气体是                。

    （2）工业上采取用上述（1）操作的目的：                           

                                                                             。

    （3）已知拆开1molH－H键，1molN－H键，1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为________________________       。

    （4）合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应： N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，在673K，30MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是

    A．点a的正反应速率比点b的大

    B．点 c处反应达到平衡

    C．点d (t1时刻) 和点 e (t2时刻) 处n(N2)不一样

    D．其他条件不变，773K下反应至t1时刻， n(H2)比上图中d点的值大   

     

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：

    氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一，其合成原理为

    N2（g）+3H2（g）2NH3（g）   △H=-92．4KJ/moL。试回答下列问题：

    氨的合成是一个可逆反应，为了探索合成氨的最佳条件，人们进行了大量的研究。

    （1）       下列有关做法不适宜的是(     )

    A、常采用循环法，使未转化的氮气和氢气得到充分的利用。

    B 、综合考虑各方面的因素，压强控制在20―50MPa之间为宜

    C、利用电解水制氢气，作为合成氨的原料，

    D、使用铁触媒为催化剂，在5000C时获得最大催化效益。

    （2）合成氨工业中采取的下列措施可用勒夏特列原理解释的是        （填序号）

    A 、采用较高压强（20―50MPa）

    B、采用5000C的高温

    C、用铁触媒为催化剂

    D、将生产的氨液化并及时从体系中分离出来，N2和H2循环到合成塔中并补充N2和H2

    （3）在298K时，将10moL N2和30moL H2放入合成塔中，为何放出的热量小于924KJ？

    （4）怎样知道在合成氨工业有氨气生成？

    如果提高单位时间内氨气的产量，对温度而言，在       （填高温或低温）下有利．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一。课本里介绍的合成氨技术

    叫哈伯法，是德国人哈伯1905年发明的，其合成原理为：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)，△H=-92.4 kJ/mol，△S ＝ -198.3J·mol－1·K－1。他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。工业上合成氨的部分工艺流程如下：

    反应体系中各组分的部分性质见下表：

    （1）下列说法正确的是     

         A. 因为△H= -92.4 kJ/mol，所以该反应一定能自发进行

    B. 因为△S ＝ -198.3J·mol－1·K－1所以该反应一定不能自发进行

     C. 该反应在一定条件下可能自发进行。

    （2）合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过把混合气体的温度降低到           使混合气体分离出来产品；继续循环的气体是      。

    （3）一定温度下，在密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2并发生反应。

    ①若容器容积恒定，达到平衡时，气体的压强为原来的7/8，则N2的转化率а1=        ，此时反应放热         kJ；

    ②若容器压强恒定，则达到平衡时，容器中N2的转化率а2     а1（填“＞、＜或＝”）。

    （4）某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)  反应的影响。

    实验结果如图所示：（图中T表示温度，n表示物质的量）

    ① 图像中T2和T1的关系是：T2           T1，（填“高于”“低于”“等于”“无法确定”）

    ② 比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N2 的转化率最高的是      （填字母）。

    ③ 在起始体系中加入N2的物质的量为n/3mol时，反应后氨的百分含量最大；若容器容积为1L，n=3mol反应达到平衡时H2的转化率为60%，则此条件下（T2），反应的平衡常数K=                    。（不用写单位）

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案