对工业合成氨条件的探索一直是化学工业的重要课题.现有如下两种合成氨的途径:I．N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-90.0kJ/mol．II.2N2(g)+6H2O(l)?4NH3(g)+3O2(g)△H=+1530.0kJ/mol．(1)根据上述反应.写出表示H2燃烧热的热化学方程式．(2)在恒温恒容的甲容器.恒温恒压的乙容器中分� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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对工业合成氨条件的探索一直是化学工业的重要课题，现有如下两种合成氨的途径：
I．N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-90.0kJ/mol．II.2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．
（1）根据上述反应，写出表示H₂燃烧热的热化学方程式

．
（2）在恒温恒容的甲容器、恒温恒压的乙容器中分别进行合成氨反应如下图（图中所示数据均为初始物理量）．

反应均达到平衡时，生成NH₃也均为0.4mol（忽略水对压强的影响及氨气的溶解）．
①该条件下甲容器中的K=

；平衡时，甲的压强P_平=

（用P₀表示）；
②该条件下，若向乙中继续加入0.2mol N₂，达到平衡时N₂转换率=

．
（3）最近华南理工大提出利用电解法制H₂O₂并以此处理废氨水，装置如下图．

①为不影响H₂O₂的产量，需要向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5，则所得废氨水溶液中c（NH₄^+）

c（NO₃^-）（填“＞”、“＜”或“=”）；
②Ir-Ru惰性电极有吸附O₂作用，该电极的反应为

；
③理论上电路中每转移3mol电子，最多可以处理NH₃?H₂O的物质的量为

．

分析：（1）根据盖斯定律求出2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）反应方程式的反应热，然后根据燃烧热是1mol可燃物质完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，求出H₂燃烧热并书写热化学方程式；
（2）①平衡常数指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，化学平衡常数只与温度有关；根据“三段式”来进行计算得出结论；在恒温恒容的容器中压强之比等于气体的物质的量比；
②根据温度不变化学平衡常数不变结合“三段式”计算得出达到平衡时N₂转换率；
（3）①根据溶液呈电中性，溶液中阳离子所带的正电荷总数等于溶液中阴离子所带的负电荷总数进行解答；
②在该电解池中，Ir-Ru惰性电极有吸附O₂作用为氧气得电子发生还原反应，在酸性条件下生成过氧化氢；
③根据4NH₃+3O₂?2N₂+6H₂O，每转移12mol电子，处理4mol氨气，据此分析解答．

解答：解：（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-90.0kJ/mol①
2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol②
①×

-②×

，得：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=

×（-90 kJ?mol^-1）-1/3×（+1530 kJ?mol^-1）=-570kJ?mol^-1，燃烧热是1mol可燃物质完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，所以H₂的化学计量数为1，H₂燃烧热的热化学方程式为：H₂（g）+

O₂（g）═H₂O△H=-285.0kJ/mol，
故答案为：H₂（g）+

O₂（g）═H₂O△H=-285.0kJ/mol；
（2）①根据题意：甲容器N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
初始物质的量：0.4mol   1.2mol     0
变化物质的量：0.2mol    0.6mol      0.4mol
平衡物质的量：0.2mol    0.6mol     0.4mol
体积为2L，则C（N₂）=0.1mol/L，C（H₂）=0.3mol/L，C（NH₃）=0.2mol/L，平衡常数为K=

C2(NH3)

C(N2)×C3(H2)

(0.2mol/L)2

0.1mol/L×(0.3mol/L)3

400

，初始气体总物质的量=0.4mol+1.2mol=1.6mol，平衡时气体总物质的量：0.2mol+0.6mol+0.4mol=1.2mol，在恒温恒容的容器中压强之比等于气体的物质的量比；甲的压强P_平=

1.2

1.6

P₀=

P₀，
故答案为：

400

；

P₀；
②化学平衡常数只与温度有关，乙为恒温恒压，根据题意：乙容器2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g），
                                           初始物质的量：1.6mol 6mol       0       0
                                           变化物质的量：0.2mol 0.6mol   0.4mol   0.3mol
                                           平衡物质的量：1.4mol 5.4mol   0.4mol    0.3mol
体积为2L，则C（N₂）=0.7mol/L，C（H₂O）=2.7mol/L，C（NH₃）=0.2mol/L，C（O₂）=0.15mol/L，平衡常数为K=

C3(O2)×C4(NH3)

C2(N2)×C6(H2O)

(0.3mol )3×(0.4mol )4

(1.4mol)2×(5.4mol )6

，若向乙中继续加入0.2mol N₂，设N₂转换率为X，则
            2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g），
初始物质的量：1.8mol    6mol              0         0
变化物质的量：1.8Xmol   5.4Xmol         3.6Xmol 2.7Xmol
平衡物质的量：（1.8-1.8X）mol（ 6-5.4X）mol 3.6Xmol 2.7Xmol
温度不变，平衡常数不变，则
K=

C3(O2)×C4(NH3)

C2(N2)×C6(H2O)

(0.3mol )3×(0.4mol )4

(1.4mol)2×(5.4mol )6

(2.7Xmol)3×(3.6Xmol )4

[(1.8-1.8X)mol]2×[( 6-5.4X)mol ]6

，X=0.125，
故答案为：12.5%；
（3）①向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5，根据溶液呈电中性，溶液中c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（NO₃^-）+c（OH^-），pH约为5呈酸性，c（H⁺）＞c（OH^-），所以
c（NH₄⁺）＜c（NO₃^-），
故答案为：＜；
②利用电解法制H₂O₂，在该电解池中，Ir-Ru惰性电极有吸附O₂作用为氧气得电子发生还原反应，O₂+2H⁺+2e^-═H₂O₂，
故答案为：O₂+2H⁺+2e^-═H₂O₂；
③4NH₃+3O₂?2N₂+6H₂O中，氨气中的氮元素从-3价变为氮气中的0价，4mol氨气转移12mol电子，所以转移3mol电子，最多可以处理NH₃?H₂O的物质的量为1mol，
故答案为：1mol．

点评：本题考查较综合，涉及反应热的计算、化学平衡及化学平衡的计算、电极反应式的书写等，掌握平衡常数的应用、根据溶液的电中性判断离子浓度大小是解答该题的关键，题目难度中等．

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科目：高中化学 来源： 题型：

（2010?聊城二模）I．科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究．
（l）目前合成氨技术原理为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
如图表示工业合成氨反应在某一段时间中反应速率与反应过程的关系曲线图：
①氢化物的体积分数最高的一段时间为

t₀～t₁

；t₁时刻改变的反应条件是

升温

．
②NH₃极易溶于水，其水溶液俗称氨水．用水稀释0.1mol/L的氨水，溶液中随着水量的增加而减小的是

（填序号）．
a.

c(NH4+)?c(OH-)

c(NH3?H2O)

c(OH-)

c．c（H⁺）．c（OH^-）d.

c(OH-)

c(H+)

（2）1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY冉瓷（能传递H⁺），实现了高温常压下利用
N₂和H₂电解合成氨．其阴极的电极反应式

N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃

．
（3）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）表面与水发生下列反应：2N₂（g）+6H₂O（1）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=akJ/mol 进一步研究NH₃生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表

T/K	303	313	323
NH₃生成量/（10^-6mol）	4.8	5.9	6.0

①此合成反应的a

＞

0，△S

＞

0，（填“＞”“＜”或“=”）．
②已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-571.6kJ/mol 则2N₂（g）+6H₂O（g）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=

+l530kJ/mol

．

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科目：高中化学 来源： 题型：

（15分）氨是氮循环过程中的重要物质，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。

（1）已知：H—H键能为436 kJ/mol， NN键能为945 kJ/mol，N—H键能为391 kJ/mol。写出工业合成氨反应的化学方程式；由键能计算说明此反应是反应（填“吸热”或“放热”），合成氨反应（消耗1molN₂时）的△H = 。

（2）恒温下，向一个2L的密闭容器中充入1 mol N₂和2.6 molH₂，反应过程中对NH₃的浓度进行检测，得到的数据如下表所示：

时间/min	5	10	15	20	25	30
c（NH₃）/（mol/L）	0．08	0．14	0．18	0．20	0．20	0．20

5min内，用N₂浓度的变化表示的反应速率为，此条件下, 反应达到平衡的时间为：，其化学平衡常数K= ；达到平衡后氨气的转化率为：。

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科目：高中化学 来源：2010-2011学年福建省高三12月月考化学试卷 题型：填空题

（15分）氨是氮循环过程中的重要物质，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。

（2）恒温下，向一个2L的密闭容器中充入1 mol N₂和2.6 mol H₂，反应过程中对NH₃的浓度进行检测，得到的数据如下表所示：

时间/min	5	10	15	20	25	30
c（NH₃）/（mol/L）	0．08	0．14	0．18	0．20	0．20	0．20

5min内，用N₂浓度的变化表示的反应速率为，此条件下, 反应达到平衡的时间为：，其化学平衡常数K= ；达到平衡后氨气的转化率为：。

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科目：高中化学 来源：北京期末题 题型：填空题

氨是氮循环过程中的重要物质，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。
（1）已知：H-H键能为436 kJ/mol，N N键能为945 kJ/mol，N-H键能为391 kJ/mol。写出工业合成氨反应的化学方程式__________________；由键能计算说明此反应是______反应（填“吸热”或“放热”），合成氨反应（消耗1molN₂时）的△H=_________。
（2）恒温下，向一个2L的密闭容器中充入1 mol N₂和2.6 mol H₂，反应过程中对NH₃的浓度进行检测，得到的数据如下表所示

5min内，用N₂浓度的变化表示的反应速率为_________，此条件下该反应的化学平衡常数K=_________；反应达到平衡后，保持温度、容积不变，若向平衡体系中加入0.4 mol N₂、1 mol H₂和0.2 mol NH₃，化学平衡将向_________方向移动（填“正反应”或“逆反应”）。
（3）氨是氮肥工业的重要原料。某化肥厂生产铵态氮肥(NH₄)₂SO₄的工艺流程如下

① 向沉淀池中加入CaSO₄悬浊液后，需先通入足量NH₃，再通入CO₂的原因是__________________。操作Ⅰ的名称是_________。
② 煅烧炉中产生的固态副产品为_________，生产流程中能被循环利用的物质X为_________。

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