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    工业合成氨的反应为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)   △H <0

    某实验将3.0 mol N2(g)和4. 0 mol H2(g)充入容积为10L的密闭容器中，在温度T1下反应。测得H2的物质的量随反应时间的变化如下图所示。

    （1）反应开始3min内，H2的平均反应速率为                            。

    （2）计算该条件下合成氨反应的化学平衡常数（写出计算过程，结果保留2位有效数字）。

    （3）仅改变温度为T2 ( T2小于TI）再进行实验，请在答题卡框图中画出H2的物质的量随反应时间变化的预期结果示意图。

    （4）在以煤为主要原料的合成氨工业中，原料气氢气常用下述方法获得：

    ①C+H2O(g) CO+H2；②CO+H2O(g) CO2+H2；

    已知：CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)   △H=—283.0kJ/mol

    H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)   △H=—241.8kJ/mol

    写出上述CO与H2O(g)反应的热化学方程式：                            。

    （5）合成氨工业中，原料气(N2、H2混有少量CO、NH3）在进入合成塔之前，用醋酸二氨合铜（I）溶液来吸收CO，其反应为：

    CH3COO[Cu(NH3)2]+CO+NH3CH3COO[Cu(NH3)3]•CO   △H<0     

    写出提高CO吸收率的其中一项措施：                            。

     

    【答案】

    （16分）

    （1）0.080mol/(L·min)  （3分，单位、有效数字错漏合扣1分）

    （2）（共5分）解：依题意，平衡时H2的浓度为0.10 mol/L

    N2(g)  +  3H2(g)    2NH3(g)

    起始浓度（mol/L）      0.30     0.40           0

    转化浓度（mol/L）      0.10     0.30          0.20

    平衡浓度（mol/L）      0.20     0.10          0.20       （1分）

    K===2.0×102 (L/mol)2

    答：该条件下合成氨反应的化学平衡常数为2.0×102 (L/mol)2。

    （4分，其中代入公式、代入数值各1分；结果2分，代入数值不带单位或单位、有效数字错误合扣1分， K值不带单位不扣分）

    （3）（2分，注意曲线起点、斜率、平衡点（t>8min,n(H2)<1.0mol）要素有错，每个要素扣1分直至0分，不标注温度不扣分）

    （4）CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)  △H=—41.2 kJ/mol

    （4分，状态错漏该小题0分，其中：方程式2分，ΔH 2分，错漏单位扣1分。其他计量数，合理即给分）

    （5）高压，低温，加入浓氨水 ，增大醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液浓度，及时分离CH3COO[Cu(NH3)3]·CO等任写一点，用催化剂不给分（2分，合理即给分）

    【解析】

    试题分析：（1）读图，起始时氢气为4.0mol，3min时氢气为1.6mol，由于容器容积为10L，则氢气的变化浓度为( 4.0mol—1.6mol)/10L=0.24mol/L，则v(H2)=== 0.080mol/(L•min)；（2）解：依题意，起始、平衡时H2的浓度分别为0.30mol/L、0.10 mol/L则：

    N2(g) +  3H2(g)    2NH3(g)

    起始浓度（mol/L）      0.30     0.40           0

    转化浓度（mol/L）      0.10     0.30          0.20

    平衡浓度（mol/L）      0.20     0.10          0.20

    K＝= = 2.0×102 (L/mol)2

    答：该条件下合成氨反应的化学平衡常数为2.0×102 (L/mol)2。

    （3）画图要点：①T1→T2，降低温度，则反应速率减小，单位时间内消耗氢气的物质的量减小，达到平衡时间增大；②由于正反应是放热反应，降低温度平衡向正反应方向移动，则平衡时氢气的物质的量减小；（4）根据盖斯定律，第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式，则CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)  △H=—41.2 kJ/mol；（5）由于CH3COO[Cu(NH3)2]+CO+NH3CH3COO[Cu(NH3)3]•CO的正反应是气体体积减小的放热反应，因此增大醋酸二氨和铜（I）溶液浓度或者加入浓氨水，及时分离CH3COO[Cu(NH3)3]•CO，增大压强、降低温度等措施，都能使平衡向正反应方向移动，提高CO的吸收率或转化率。

    考点：考查化学反应原理，涉及平均反应速率的计算、化学平衡常数的计算过程、画出温度对化学反应速率和平衡移动的影响图像、盖斯定律、热化学方程式的书写、提高反应物转化率的措施等。

     

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    工业合成氨的反应为N2+3H2?2NH3．设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.6molN2和1.6molH2，反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数为4/7．计算：
    （1）该条件下N2的平衡转化率；（保留到0.1%）
    （2）该条件下反应N2+3H2?2NH3的平衡常数．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    运用化学反应原理研究氮、硫、氯、碘等单质及其化合物的反应有重要意义．
    Ⅰ．硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g），混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图1所示（曲线上任何一点都表示平衡状态）．

    根据图示回答下列问题：
    ①2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）的△H
    ＜
    ＜
    0．若温度为T1、T2，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1
    ＞
    ＞
    K2；若反应进行到状态D时，v正
    ＞
    ＞
    v逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
    ②若在恒温、恒容条件下向上述平衡体系中通He，V正
    不变
    不变
    （填“增大”、“减小”或“不变”）；平衡
    不
    不
    移动（填“向左”、“向右”或“不”）．
    ③若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，V正
    减小
    减小
    ，V逆
    减小
    减小
    ；平衡
    向左
    向左
    移动．
    Ⅱ．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．
    ①如图2是一定的温度和压强下是N2和H2反应生成1molNH3过程中能量变化示意图，请写出工业合成氨的热化学反应方程式：
    N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-2（b-a）kJ?mol-1
    N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-2（b-a）kJ?mol-1
    （△H的数值用含字母a、b的代数式表示）．
    ②工业合成氨的反应为N2（g）+3H2（g） 
    催化剂
    高温
    2NH3（g）．在一定温度下，将一定量的N2和H2通入到体积为1L的密闭容器中达到平衡后．改变下列条件，能使平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是
    AB
    AB
    ．
    A、增大压强    B、增大反应物的浓度   C、使用催化剂     D、降低温度
    ③工业合成氨的反应为N2（g）+3H2（g）
    催化剂
    高温
    2NH3（g）．设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol N2（g）和1.60mol H2（g）．反应在一定条件下达到平衡时，NH3的体积分数为
    4
    7
    ．计算：该条件下N2（g）+3H2（g） 
    催化剂
    高温
    2NH3（g）的平衡常数为
    200
    200
    ；N2的平衡转化率为
    66.7%
    66.7%
    ．
    ④已知化学反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；其化学平衡常数K与温度T的关系如下表：
    T/℃ 200 300 400
    K K1 K2 0.5
    400℃时，在2L的密闭容器中2NH3（g）?N2（g）+3H2（g） 的化学平衡常数K的值为
    2
    2
    ．当测得NH3和N2、H2的物质的量分别为12mol和8mol、4mol时，则该反应的v正（N2）
    大于
    大于
    v逆（N2）（填“大于”、“小于”或“等于”）

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    工业合成氨的反应为：N2（g）+3H2（g）?2NH3 （g）；△H＜0，该反应应采取的适宜条件是（　　）

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    【选修-化学与技术】合成氨工业的主要反应为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜O，下图是合成氨的简要流程示意图：
    （1）写出设备A、B的名称：A
    热交换器
    热交换器
    ，B
    合成塔
    合成塔
    ；沿X路线进入压缩机的物质是
    N2和H2
    N2和H2
    ．
    （2）原料气往往混有CO、NH3等杂质，在进入合成塔之前需净化，净化的原因是
    防止催化剂中毒
    防止催化剂中毒
    ．
    （3）氮、氢混合气体送入合成塔前要通过压缩机压缩的原因是
    增大压强，加快反应速率，使平衡朝生成NH3的方向进行
    增大压强，加快反应速率，使平衡朝生成NH3的方向进行
    ；在合成塔中及时分离出氨气的目的是
    减小生成物的浓度，使平衡朝生成NH3的方向进行
    减小生成物的浓度，使平衡朝生成NH3的方向进行
    ．
    （4）工业合成氨的反应为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜O，当压强为30MPa，温度为500℃时，在容积为1L的密闭容器中充入1molN2和3molH2，反应达到平衡时NH3的体积分数为20%，求此时的平衡常数
    0.083
    0.083
    ．
    （5）合成塔从上到下将催化剂分成四层，在层与层之间冷激气（冷的原料气）和反应气混合，请问这样设计的原因是什么？
    冷激气与每一层的反应混合气及时进行热交换，既预热原料气，又保证反应混合气的温度控制在500℃左右，使每一层的催化剂都能起到最大的催化作用
    冷激气与每一层的反应混合气及时进行热交换，既预热原料气，又保证反应混合气的温度控制在500℃左右，使每一层的催化剂都能起到最大的催化作用
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法．曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3．进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、N2压力1.0×105 Pa、反应时间3h）：
    T/K 303 313 323 353
    NH3生成量/（10-6 mol） 4.8 5.9 6.0 2.0
    相应的化学方程式：N2（g）+3H2O（l）?2NH3（g）+
    3
    2
    O2（g）△H=+765.2kJ?mol-1
    回答下列问题：
    （1）该反应在较低温度下能否自发进行？
     
    ；
    （2）从323K到353K，氨气的生成量减少的原因
     
    ；
    （3）请画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图1，并进行必要标注；
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    （4）工业合成氨的反应为N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）．设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol N2（g）和1.60mol H2（g），反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数（NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比）为
    4
    7
    ．该条件下反应2NH3（g）?N2（g）+3H2（g）的平衡常数为
     
    ；
    （5）利用N2和H2可以实验NH3的工业合成，而氨又可以进一步制备硝酸，在工业上一般可进行连续生产．请回答下列问题：
    已知：N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ?mol-1
    N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-92.4kJ?mol-1
    2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ?mol-1
    则氨气经催化氧化生成一氧化氮气体和水蒸气的热化学方程式为
     
    ；
    （6）对反应N2O4（g）?2NO2（g），在温度分别为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图2所示．下列说法正确的是
     
    ；
    A．A、C两点的反应速率：A＞C
    B．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
    C．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
    D．由状态B到状态A，可以用加热的方法
    （7）现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池，采用电解法制备N2O5，装置如图3所示，其中Y为CO2．写出石墨I电极上发生反应的电极反应式
     
    ；在电解池中生成1molN2O5转移电子的物质的量为
     
    ．

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