Question

【题目】课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法，是德国诺贝尔化学奖获得者哈伯发明的。其合成原理为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H<0，△S<0。

(1)下列关于工业合成氨的说法正确的是__________。

A.因为△H<0，所以该反应一定能自发进行

B.因为△S<0，所以该反应一定不能自发进行

C.在高温下进行是为了提高反应物的转化率

D.使用催化剂不仅可以加快反应速率还可以降低反应所需的温度

(2)一定温度下，在密闭容器中充入1molN2和3molH2并发生反应，若容器容积恒定，达到平衡时，气体的压强为原来的，则N2的转化率为______________。

(3)工业上合成氨的部分工艺流程如下：

请用平衡移动原理来解释在流程中及时分离出氨气的原因_____________________________。

(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工业合成氨反应的影响。实验结果如图所示(图中T表示温度，n表示H2物质的量)。

①图象中T2和T1的关系是：T2_______T1(填“>”“<”或“=”)

②a、b、c、d四点所处的平衡状态中，反应物N2的转化率最高的是___________（填字母）。

(5)恒温下，往一个4L的密闭容器中充入5.2molH2和2molN2，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-1	0.08	0.14	0.18	0.20	0.20	0.20

此条件下该反应的化学平衡常数K=_______________。

(6)氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径。

已知：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) △H= -92 kJ·mol-1

N2(g)＋O2(g) 2NO(g) △H= +181 kJ·mol-1

2H2(g)＋O2 (g) 2H2O(g) △H= -484 kJ·mol-1

写出氨气催化氧化生成NO和水蒸气的热化学方程式________________________________________。

Answer 1

【答案】D 25% 减少生成物的浓度，促进平衡向正反应方向移动 ＜ C 0.1 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H= -906kJ·mol-1

【解析】

（1）只看ΔH或ΔS判断反应能否自发进行是不够科学的，应根据复合判据公式：ΔH-TΔS<0，反应才能自发进行，A、B选项错误；该反应为放热反应，升温平衡逆反应方向移动，反应物转化率降低，C选项错误；催化剂改变反应历程，降低活化能，降低反应所需的温度，增加单位体积内有效碰撞，可以加快反应速率，D项正确。

（2）一定温度密闭容器中，压强之比等于气体物质的量之比，反应后气体总的物质的量：n=（1+3）mol×=3.5mol

n(N2)=0.25mol，N2转化率= 。

（3）及时分离出氨气，减小产物氨气的浓度，使平衡正向移动，提高氢气的转化率。

（4）①合成氨的反应是一个放热反应，温度升高，平衡逆向移动，氨气的百分含量降低，故T2<T1；

②其它条件不变，增大反应物的浓度，平衡正向移动，另一反应物的转化率提高， C点氢气投放最多，氮气转化率最大。

（5）20秒时已平衡，平衡时NH3浓度等于0.2mol/L， 根据三段式： 。

（6）由盖斯定律得②×2＋③×3－①×2：4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H= -906kJ·mol-1。