氮的固定有三种途径:生物固氮.自然固氮和工业固氮.根据最新“人工固氮的研究报道: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1 h):T/K 303 313 323 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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氮的固定有三种途径：生物固氮、自然固氮和工业固氮。根据最新“人工固氮”的研究报道：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1 h)：

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：2N₂(g)＋6H₂O(l)

4NH₃(g)＋3O₂(g)ΔH＝a kJ·mol^－¹
回答下列问题：
(1)此合成反应的a________0；ΔS________0，(填“＞”、“＜”或“＝”)
(2)已知：N₂(g)＋3H₂(g)

2NH₃(g)　ΔH＝－92 .4 kJ·mol^－¹
2H₂(g)＋O₂(g) ===2H₂O(l)　 ΔH ＝－571.6 kJ·mol^－¹
则2N₂(g)＋6H₂O(l)===4NH₃(g)＋3O₂ (g)　ΔH＝________kJ·mol^－¹
(3)从323 K到353 K，氨气的生成量减少的可能原因_________________；
(4)工业合成氨的反应为N₂(g)＋3H₂(g)

2NH₃(g)　ΔH＝－92 .4 kJ·mol^－¹，分别研究在T₁、T₂和T₃(T₁<T₂<T₃)三种温度下合成氨气的规律。下图是上述三种温度下不同的H₂和N₂的起始组成比(起始时N₂的物质的量均为1 mol)与N₂平衡转化率的关系。请回答：

①在上述三种温度中，曲线X对应的温度是________。
②a、b、c三点H₂的转化率最小的是________点、转化率最大的是________点。
③在容积为1.0 L的密闭容器中充入0.30 mol N₂(g)和0.80 mol 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________ 。

⑴)＞　＞
(2)＋1530 kJ·mol^－¹
(3)氨气在高温下被氧气氧化(或：在较高温度时催化剂活性降低，反应还没有达到平衡状态)
(4)① T₁　②c 　b 　③5.0×10^－³

解析

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相关习题

科目：高中化学 来源： 题型：填空题

（1）常温下，将2种一元酸分别和NaOH溶液等体积混合，实验数据如下：

组别	一元酸	NaOH	pH
甲	c(HX)=0.1mol/L	c(NaOH)=0.1mol/L	pH=9
乙	c(HY)=c₁mol/L	c(NaOH)=0.1mol/L	pH=7

①甲组实验的混合溶液中离子浓度由大到小顺序为。由水电离出的c(OHˉ)= mol/L。
②乙组实验中HY为强酸，则HY溶液的c₁ （填“<”、“=”或“>”）0.1。
（2）汽车使用乙醇汽油并不能减少NO_x的排放，这使NO_x的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag－ZSM－5为催化剂，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况和n(NO)/n(CO)比例变化情况如下图。

①为达到NO转化为N₂的最佳转化率，应该选用的温度和n(NO)/n(CO)比例分别为、。
②用C_xH_y（烃）催化还原NO_x也可消除氮氧化物生成无污染的物质。CH₄与NO₂发生反应的化学方程式为。
（3）工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：
CO(g) + 2H₂(g)

CH₃OH(g) △H
下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	523K	573K	623K
平衡常数(K)	2.041	0.270	0.012

①由表中数据判断△H 0（填“<”、“=”或“>”）。
②某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L的密闭容器中，充分反应10min后，达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L，则此时的温度为。
③请在下列坐标中画出②中求得该温度下CO、H₂和CH₃OH的浓度随时间变化的曲线，并进行适当的标注。

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科目：高中化学 来源： 题型：问答题

（16分）NO和NO₂是常见的氮氧化物，研究它们的综合利用有重要意义。
（1）氮氧化物产生的环境问题有          （填一种）。
（2）氧化—还原法消除氮氧化物的转化如下：
①反应Ⅰ为：NO＋O₃＝NO₂＋O₂，生成11.2 L O₂（标准状况）时，转移电子的物质的量是       mol。
②反应Ⅱ中，当n(NO₂)∶n[CO(NH₂)₂]＝3∶2时，反应的化学方程式是      。
（3）硝化法是一种古老的生产硫酸的方法，同时实现了氮氧化物的循环转化，主要反应为：
NO₂(g)＋SO₂(g)SO₃(g)＋NO(g) △H＝－41.8 kJ·mol^－1
①已知：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g) △H＝－196.6 kJ·mol^－1
写出NO和O₂反应生成NO₂的热化学方程式                  。
②一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入NO₂和SO₂各1 mol，5min达到平衡，此时容器中NO 和NO₂的浓度之比为3∶1，则NO₂的平衡转化率是      。
③上述反应达平衡后，其它条件不变时，再往容器中同时充入
NO₂、SO₂、SO₃、NO各1mol，平衡（填序号）。
A．向正反应方向移动
B．向逆反应方向移动
C．不移动
（4）某化学兴趣小组构想将NO转化为HNO₃，装置如图，电极为多孔惰性材料。则负极的电极反应式是            。

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科目：高中化学 来源： 题型：问答题

2012年8月24日，武汉市一家有色金属制造厂发生氨气泄露事故。已知在一定温度下，合成氨工业原料气H₂制备涉及下面的两个反应：
C(s)＋H₂O(g)CO(g)＋H₂(g)；
CO(g)＋H₂O(g)H₂(g)＋CO₂(g)。
(1)判断反应CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)达到化学平衡状态的依据是________。(多选、漏选、错选均不得分)
A．容器内压强不变 B．混合气体中c(CO)不变
C．v_正(H₂)＝v_逆(H₂O) D．c(CO₂)＝c(CO)
(2)在2 L定容密闭容器中通入1 mol N₂(g)和3 mol H₂(g)，发生反应：3H₂(g)＋N₂(g) 2NH₃(g)，ΔH＜0，测得压强－时间图像如图甲，测得p₂＝0.6p₁，此时温度与起始温度相同，在达到平衡前某一时刻(t₁)若仅改变一种条件，得到如乙图像。

①若图中c＝1.6 mol，则改变的条件是________(填字母)；
②若图中c＜1.6 mol，则改变的条件是__________(填字母)；此时该反应的平衡常数____________。(填字母)(填“增大”、“减小”、“不变”)
A．升温　　　B．降温　　　C．加压　　　D．减压　　　E．加催化剂
(3)如(2)题中图甲，平衡时氢气的转化率为________。

(4)工业上可利用如下反应：H₂O (g)＋CH₄ (g) CO(g)＋3H₂(g)制备CO和H₂。在一定条件下1 L的密闭容器中充入0.3 mol H₂O和0.2 mol CH₄，测得H₂(g)和CH₄(g)的物质的量浓度随时间变化曲线如右图所示：0～4 s内，用CO(g)表示的反应速率为____________。

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科目：高中化学 来源： 题型：问答题

合成氨的流程示意图如下：

回答下列问题：
(1)工业合成氨的原料是氮气和氢气。氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是____________、____________；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学方程式________________________，__________________________。
(2)设备A中含有电加热器，触媒和热交换器，设备A的名称是________，其中发生的化学反应方程式为__________________________。
(3)设备B的名称为________，其中m和n是两个通水口，入水口是________(填“m”或“n”)。不宜从相反方向通水的原因是________________________________________。
(4)设备C的作用是____________________________________________。
(5)在原料气制备过程中混有的CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：
CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)
已知1 000 K时该反应的平衡常数K＝0.627，若要使CO的转化率超过90%，则起始物中c(H₂O)∶c(CO)不低于________。

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科目：高中化学 来源： 题型：问答题

甲醇燃料分为甲醇汽油和甲醇柴油。工业上合成甲醇的方法很多。
（1）一定条件下发生反应：
①CO₂（g）+3H₂（g）＝CH₃OH（g）+H₂O（g） △H₁
②2CO（g）+O₂（g）＝2CO₂（g）              △H₂
③2H₂（g）+O₂（g）＝2H₂O（g）                   △H₃
则CO（g） + 2H₂（g） CH₃OH（g）　△H＝              。
（2）在容积为2L的密闭容器中进行反应： CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g），其他条件不变，在300℃和500℃时，物质的量n（CH₃OH）与反应时间t的变化曲线如图所示。该反应的△H       0（填>、<或=）。

（3）若要提高甲醇的产率，可采取的措施有____________（填字母）。

A．缩小容器体积

B．降低温度

C．升高温度

D．使用合适的催化剂

E．将甲醇从混合体系中分离出来
（4）CH₄和H₂O在催化剂表面发生反应CH₄+H₂O

CO+3H₂，T℃时，向1 L密闭容器中投入1 mol CH₄和1 mol H₂O（g），5小时后测得反应体系达到平衡状态，此时CH₄的转化率为50% ，计算该温度下的平衡常数（结果保留小数点后两位数字）。
（5）以甲醇为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：

①B极的电极反应式为                  。
②若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解硫酸铜溶液，当电路中转移1mole^-时，实际上消耗的甲醇的质量比理论上大，可能原因是                  。
（6）25℃时，草酸钙的K_sp=4.0×10^-8,碳酸钙的K_sp=2.5×10^-9。向20ml碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入8.0×10^-4 mol·L^-1的草酸钾溶液20ml，能否产生沉淀            （填“能”或“否”）。

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科目：高中化学 来源： 题型：计算题

碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。
（1）真空碳热还原—氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：
2Al₂O₃(s)＋2AlCl₃(g)＋6C(s)=6AlCl(g)＋6CO(g)   △H＝a kJ·mol^－¹
3AlCl(g) ＝2Al(l)＋AlCl₃(g)                    △H＝b kJ·mol^－¹
反应Al₂O₃(s)＋3C(s)＝2Al(l)＋3CO(g)的△H=      kJ·mol^－¹（用含a、b的代数式表示）；
（2）用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)+2NO(g)N₂(g)+CO₂(g) △H="Q" kJ·mol^－¹在T₁℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

时间（mol/L）浓度（mol/L）	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.68	0.50	0.50	0.60	0.60
N₂	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30
CO₂	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30

①0～10min内，NO的平均反应速率v(NO)＝       ，T₁℃时，该反应的平衡常数K＝      ；
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是      （填字母编号）。
a．通入一定量的NO            b．加入一定量的活性炭
c．加入合适的催化剂           d．适当缩小容器的体积
③若30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为3：1：1，则Q        0（填“>”或“<”）。
④在恒容条件下，能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是     （填选项编号）。
a．单位时间内生成2n mol NO(g)的同时消耗n mol CO₂(g)
b．反应体系的温度不再发生改变
c．混合气体的密度不再发生改变
d．反应体系的压强不再发生改变
（3）铝电池性能优越，Al—Ag₂O电池可用作水下动力电源，其原理如下图所示：

请写出该电池正极反应式；常温下，用该化学电源和惰性电极电解300ml硫酸铜溶液（过量），消耗27mg Al，则电解后溶液的pH＝（不考虑溶液体积的变化）。

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科目：高中化学 来源： 题型：实验题

（10分）某研究小组为了研究不同条件下金属铝粉在过量稀硫酸中的溶解性能，设计如下实验。已知：c(H₂SO₄)="4.5" mol·L^－1，反应均需要搅拌60min。

编号	温度/℃	加入某盐	H₂SO₄体积/mL	H₂O体积/mL	铝粉加入量/g	铝粉溶解量 /g
①	20	不加	40	0	2.0050	0.0307
②	80	不加	40	0	2.0050	0.1184
③	t₁	不加	20	V₁	2.0050	﹨
④	t₂	5 mL0.01 mol·L^－1 CuSO₄溶液	20	V₂	2.0050	﹨

（1）实验①和②的目的是                                    。
为了获得铝粉溶解量，还需要测量的数据是                                 。
（2）实验①和③是为了研究硫酸的浓度对该反应的影响，则t₁=    ℃，V₁=      mL。
（3）实验③和④是为了研究加入CuSO₄溶液对该反应的影响，则t₂=   ℃，V₂=     mL。
研究表明，在相同条件下加入少量CuSO₄有利于Al的溶解。原因是                   。

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科目：高中化学 来源： 题型：问答题

(15分)光气（COCl₂）在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl₂在活性炭催化下合成。
（1）实验室常用来制备氯气的化学方程式为                                     ；
（2）工业上利用天然气（主要成分为CH₄）与CO₂进行高温重整制备CO，已知CH₄、H₂、和CO的燃烧热（ΔH）分别为-890.3kJ·mol^-1、-285.8kJ.mol^-1和-283.0kJ.mol^-1，则生成1m³（标准状况）CO所需热量为                ；
（3）实验室中可用氯仿（CHCl₃）与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为
                                            ；
（4）COCl₂的分解反应为COCl₂（g）=Cl₂（g）+CO（g） ΔH=+108kJ·mol^-1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示（第10min到14min的COCl₂浓度变化曲线未示出）：

①计算反应在第8min时的平衡常数K=                  ；
②比较第2min反应温度T（2）与第8min反应温度T（8）的高低：T（2）     T（8）
（填“<”、“>”或“=”），
③若12min时反应于温度T（8）下重新达到平衡，则此时c（COCl₂）=       mol·L^-1；
④比较产物CO在2-3min、5-6min和12-13min时平均反应速率（平均反应速率分别以v（2-3）、v（5-6）、v（12-13））的大小                                       ；
⑤比较反应物COCl₂在5-6min和15-16min时平均反应速率的大小：v（5-6）     v（15-16）（填“<”、“>”或“=”），原因是                                                     。

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