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合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义.
(1)向合成塔中按1:4的物质的量之比充入N2、H2进行氨的合成,图A为TC时平衡混合物中氨气的体积分数与压强(P)的关系图.

①写出工业上合成氨的化学方程式   
②图A中氨气的体积分数为15.00%时,H2的转化率=   
③图B中T=500°C,温度为450C对应的曲线是    (选填字母“a“或“b”),选择的理由是   
④由图象知,增大压强可提高原料的利用率,从生产实际考虑增大压强需解决的问题是    (写出一条即可).
(2)合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得,反应的热化学方程式为:
CH4(g)+H2OCO(g)+3H2(g);△H=+QkJ/mol(Q>0)
(3)一定温度下,在2L容器中发生上述反应,各物质的物质的量变化如下表
时间/minCH4(mol)H20( mol)CO (mol)H2 (mol)
0.401.00
5X1X2X30.60
7Y1Y20.20Y3
100.210.810.190.62
①分析表中数据,判断5?7min之间反应是否处于平衡状态    (填“是”或“否”),
前5min平均反应速率v(CH4)=   
②反应在7~10min之间,CO的物质的量减少的原因可能是    (填字母).
a?减少CH4      b?降低温度c?增大压强d?充入H2
③若保持温度不变,向1L容器中起始充入0.15mol CH4.0.45mol H2O.    mol CO、    mol H2,达到平衡时CH4的体积百分含量与第一次投料相同.
【答案】分析:(1)①工业上利用氮气和氢气来合成氨;
②根据三行计算来确定物质的转化率;
③降低温度,化学平衡向放热反应方向移动;
④从生产实际考虑增大压强对设备的损耗情况;
(2)①化学平衡状态时各组分的浓度不再随时间的改变而改变,根据v=来计算反应的速率;
②根据影响化学平衡移动的因素来分析;
③根据等效平衡知识来回答.
解答:解:(1)①工业上利用氮气和氢气来合成氨,原理方程式为:N2+3H22NH3,故答案为:N2+3H22NH3
②设N2的转化率为x,则N2+3H22NH3
初始物质的量:1    4            0
变化的物质的量:x     3x          2x 
平衡时的物质的量:1-x   4-3x         2x
氨气的体积分数为15.00%时,则=15%
解得x=0.33(mol),所以氢气的转化率=×100%≈24.45%,故答案为:24.45%;
③对于反应N2+3H22NH3,当温度降低时,化学平衡向放热反应方向移动,所以氨气的体积分数增大,对应的曲线是b,
故答案为:b;合成氨的正反应是放热反应,根据勒夏特列原理,其他条件不变,降低温度,化学平衡向放热反应方向移动;
④增大压强可提高原料的利用率,但是设备的耐压程度是有限的,从生产实际考虑增大压强可以研制耐压设备或增大压强的动力、材料的强度等,
故答案为:研制耐压设备(或增大压强的动力、材料的强度等其他合理答案);
(2)①根据一氧化碳和氢气的物质的量的变化情况可以判断,5?7min之间反应是处于平衡状态,前5min平均反应速率v(CH4)===0.02mol?min-1
故答案为:是;0.02mol?min-1
②反应在7~10min之间,CO的物质的量减少,加入氢气能让平衡逆向移动,减少一氧化碳的浓度,故答案为:d;
③若保持温度不变,向1L容器中起始充入0.15molCH4、0.45molH2O,再充入0.05molCO、0.15molH2相当于是0.05mol的甲烷和0.05mol的水,即充入甲烷是0.2mol,水是0.5mol,和初始投料0.4mol的甲烷和1.0mol的水是等效的,达到平衡时CH4的体积百分含量相同,故答案为:0.05;0.15.
点评:本题是一道化学平衡知识的综合题,考查学生分析和解决问题的能力,题目难度大.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义.
(1)向合成塔中按1:4的物质的量之比充入N2、H2进行氨的合成,图A为T0C时平衡混合物中氨气的体积分数与压强(P)的关系图.

①写出工业上合成氨的化学方程式
N2+3H2
催化剂
.
高温高压
2NH3
N2+3H2
催化剂
.
高温高压
2NH3

②图A中氨气的体积分数为15.00%时,H2的转化率=
24.45%
24.45%

③图B中T=500°C,温度为4500C对应的曲线是
b
b
(选填字母“a“或“b”),选择的理由是
合成氨的正反应是放热反应,根据勒夏特列原理,其他条件不变,降低温度,化学平衡向放热反应方向移动
合成氨的正反应是放热反应,根据勒夏特列原理,其他条件不变,降低温度,化学平衡向放热反应方向移动

④由图象知,增大压强可提高原料的利用率,从生产实际考虑增大压强需解决的问题是
研制耐压设备(或增大压强的动力、材料的强度等其他合理答案)
研制耐压设备(或增大压强的动力、材料的强度等其他合理答案)
(写出一条即可).
(2)合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得,反应的热化学方程式为:
CH4(g)+H2OCO(g)+3H2(g);△H=+QkJ/mol(Q>0)
(3)一定温度下,在2L容器中发生上述反应,各物质的物质的量变化如下表
时间/min CH4(mol) H20( mol) CO (mol) H2 (mol)
0 0.40 1.00 0 0
5 X1 X2 X3 0.60
7 Y1 Y2 0.20 Y3
10 0.21 0.81 0.19 0.62
①分析表中数据,判断5?7min之间反应是否处于平衡状态
(填“是”或“否”),
前5min平均反应速率v(CH4)=
0.02mol?min-1
0.02mol?min-1

②反应在7~10min之间,CO的物质的量减少的原因可能是
d
d
(填字母).
a?减少CH4      b?降低温度c?增大压强d?充入H2
③若保持温度不变,向1L容器中起始充入0.15mol CH4.0.45mol H2O.
0.05
0.05
mol CO、
0.15
0.15
mol H2,达到平衡时CH4的体积百分含量与第一次投料相同.

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科目:高中化学 来源: 题型:

合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义.
(1)向合成塔中按物质的量之比l:4充入N2、H2进行氨的合成,图A为T℃时平衡混合物中氨气的体积分数与压强(p)的关系图.

①图A中氨气的体积分数为15%时,H2的转化率为
24.46%
24.46%

②图B中T=450℃,则温度为500℃时对应的曲线是
a
a
(填“a”或“b”).
(2)合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得,反应的热化学方程式为
CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H>0,一定温度下,在体积为2L的恒容容器中发生上述反应,各物质的物质的量变化如表:
时间/min CH4(mol) H2O(mol) CO(mol) H2(mol)
0 0.40 1.00 0 0
5 x1 0.80 x2 0.60
7 0.20 y1 0.20 y2
10 0.21 0.81 0.19 0.64
①分析表中数据,判断5min时反应是否处于平衡状态?
(填“是”或“否”),前5min反应的平均反应速率v(CH4)=
0.02mol?L-1?min-1
0.02mol?L-1?min-1

②该温度下,上述反应的平衡常数K=
0.0675
0.0675

③反应在7~10min内,CO的物质的量减少的原因可能是
d
d
(填字母).
a.减少CH4的物质的量        b.降低温度          c.升高温度             d.充入H2
④若第7分钟时将容器压缩至1L,请在图C所示坐标系中画出从第7分钟到第11分钟建立新平衡时甲烷浓度随时间的变化曲线.

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科目:高中化学 来源: 题型:

(2010?宝鸡三模)合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义,寻找方便廉价的合成氨方法自然成为化学科技工作者的研究方向.
请回答下列有关合成氨反应的有关问题:
(1)在一定温度和催化剂下,将3.2mol H2和1.2molN2混合于一个容积为2L的密闭容器中发生反应,在2min末时反应恰好达平衡,此时生成了0.8mol NH3.则在2min内以H2表示的反应速率为
0.3mol/(L?min)
0.3mol/(L?min)
;N2此时的转化率为
33.3%
33.3%
,该条件下的平衡常数为
0.4mol-2?L2
0.4mol-2?L2

(2)在(1)中平衡时,若要想通过改变反应条件使平衡向正反应方向移动且平衡常数不变,可改变的反应条件为
增大压强(或增大反应物的浓度,或将氨气从混合体系中分离出去)
增大压强(或增大反应物的浓度,或将氨气从混合体系中分离出去)
(任填一种).
(3)若已知:N2(g)+O2(g)═2NO(g);△H=180.5kJ/mol
4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g);△H=一905kJ/mol
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g);△H=-483.6kJ/mol
请写出合成氨反应的热化学方程式
N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H=-92.4kJ/mol
N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H=-92.4kJ/mol

(4)Marnellos和Stoukides发明了电化学制备氨气的方法,该方法用SCY陶瓷将负极和正极隔开,SCY陶瓷具有高质子导电性,其作用是传递H+,这种方法实现了高温常压下高转化率的电化学合成氨.已知负极的电极反应为H2一2e-═2H+,则正极发生的电极反应为
N2+6H++6e-═2NH3
N2+6H++6e-═2NH3

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科目:高中化学 来源:2013届浙江省杭州市高三上学期期中七校联考化学试卷(带解析) 题型:填空题

(14分)合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义。
(1)向合成塔中按物质的量之比l:4充入N2、H2进行氨的合成,图A为T℃时平衡混合物中氨气的体积分数与压强(p)的关系图。
①图A中氨气的体积分数为15%时,H2的转化率为           
②图B中T=450℃,则温度为500℃时对应的曲线是           (填“a”或“b”)。
(2)合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得,反应的热化学方程式为
CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H>0,一定温度下,在体积为2 L的恒容容器中发生上述反应,各物质的物质的量变化如下表:

①分析表中数据,判断5 min时反应是否处于平衡状态?                    (填“是”或“否”),前5 min反应的平均反应速率v(CH4)=               
②该温度下,上述反应的平衡常数K=            
③反应在7~10 min内,CO的物质的量减少的原因可能是           (填字母)。
a.减少CH4的物质的量        b.降低温度          c.升高温度            d.充入H2
④若第7分钟时将容器压缩至1L,请在下列坐标系中画出从第7分钟到第11分钟建立新平衡时甲烷浓度随时间的变化曲线。
a

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科目:高中化学 来源:2012-2013学年浙江省杭州市高三上学期期中七校联考化学试卷(解析版) 题型:填空题

(14分)合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义。

(1)向合成塔中按物质的量之比l:4充入N2、H2进行氨的合成,图A为T℃时平衡混合物中氨气的体积分数与压强(p)的关系图。

①图A中氨气的体积分数为15%时,H2的转化率为           

②图B中T=450℃,则温度为500℃时对应的曲线是            (填“a”或“b”)。

(2)合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得,反应的热化学方程式为

CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H>0,一定温度下,在体积为2 L的恒容容器中发生上述反应,各物质的物质的量变化如下表:

①分析表中数据,判断5 min时反应是否处于平衡状态?                    (填“是”或“否”),前5 min反应的平均反应速率v(CH4)=               

②该温度下,上述反应的平衡常数K=            

③反应在7~10 min内,CO的物质的量减少的原因可能是            (填字母)。

 a.减少CH4的物质的量        b.降低温度          c.升高温度             d.充入H2

④若第7分钟时将容器压缩至1L,请在下列坐标系中画出从第7分钟到第11分钟建立新平衡时甲烷浓度随时间的变化曲线。

a

 

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