高温高压 1.工业上合成氨 催化剂 N2+3H2=======2NH32.实验室制取氨气 2NH4Cl+Ca(OH)2====CaCl2+2NH3↑+2H2O 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应:

N2(g)+3H2(g)2NH3(g),其部分工艺流程如下:

回答下列问题:

(1)已知:N2(g)+O2(g) =2NO(g);            △H=180.5kJ/mol

4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) ;△H=-905kJ/mol

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ;          △H=-483.6kJ/mol

则工业合成氨的热化学方程式为_______________。

(2)如果工业上,在一定温度下,将1.5molN2 气体和6molH2 气体通入到体积为1升的密闭容器中。改变下列条件,能使平衡向正反应方向进行且平衡常数不变的是______。

①增大压强  ②增大反应物的浓度    ③使用催化剂   ④降低温度  

(3)合成氨反应的平衡常数很小,所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过降低混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质的方法其原理类似于下列哪种方法?______  (填编号)。①过滤  ②蒸馏  ③渗析  ④萃取 理由是________________________。

(4)可以用氯气来检验输送氨气的管道是否漏气,如果漏气则会有白烟(成份为氯化铵)生成。该反应的化学方程式为:_________________________________。

(5)如果化学反应3A2(g)+C2(g)2CA3(g)。当反应达到平衡时不断改变条件(不改变A2、C2和CA3的量),下图表示反应速率与反应过程的关系,其中表示平衡混合物中CA3的含量最高的一段时间是____________。温度为T℃时,将4amolA2和2a molC2放入1L密闭容器中,充分反应后测得C2的转化率为50%,则反应的平衡常数____________。

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工业上合成氨的化学反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH=-92.4 KJ·mol-1、ΔS=-198.3 J·mol-1·K-1,且ΔG=ΔH-T ΔS.在容积为10 L的密闭容器中,通入40 mol N2和120 mol H2在一定条件下进行反应,4 S后达到平衡状态,此时N2的浓度为2 mol/L.通过计算回答下列问题:

(1)在温度为298K时,该反应________(填“能”或“不能”)自发进行.反应进行到平衡状态时ΔG=________.

(2)用N2表示的4S内化学反应的平均速率是________.

(3)在该条件下N2的最大转化率是________;此时混合气体中NH3的体积分数是________.

(4)为了提高氨气的产率,可以选择的方法是________(填序号,错选扣分).

①升高温度

②增大压强

③使用催化剂

④及时分离出NH3

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合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径,对化学工业技术也产生了重大影响.合成氨反应的化学方程式为N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.2kJ?mol-1.合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到,H2可用甲烷或焦炭与水蒸气反应制得.

(1)在一容积固定的密闭容器中注入N2和H2两种气体,发生上述反应.在某温度下达到平衡时,各物质的浓度分别是:c(H2)=9.00mol?L-1,c(N2)=3.00mol?L-1,c(NH3)=4.00mol?L-1,此温度下该反应的平衡常数K=
7.32×10-3
7.32×10-3

(2)在三个相同容器中各充入1mol N2和3mol H2,在不同条件下反应并达到平衡,氨的体积分数随时间变化的曲线如图所示.下列说法中正确的是
D
D
(填字母,下同).
A.图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响,且p2>p1
B.图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响,且p1>p2
C.图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响,且T1>T2
D.图Ⅱ可能是同温同压下不同催化剂对反应的影响,且催化剂性能1>2
(3)乙醇可通过淀粉等生物质原料发酵制得,属于可再生资源,通过乙醇制取氢气
具有良好的应用前景.已知通过乙醇制取氢气有如下两条路线:
a、CH3CH2OH(g)+H2O(g)?4H2(g)+2CO(g)△H=+255.58kJ/mol
b、CH3CH2OH(g)+1/2O2(g)?3H2(g)+2CO(g)△H=+13.76kJ/mol
下列说法错误的是:
D
D

A.从原料消耗的角度来看,a路线制氢更有价值
B.从能量消耗的角度来看,b路线制氢更加有利
C.a路线制氢由于要消耗很多能量,所以在实际生产中意义不大
D.降低温度,可提高b路线中乙醇的转化率.

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合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径,对化学工业技术也产生了重大影响.合成氨反应的化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2(((NH3(g)△H=-92.2kJ/mol.合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到,H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得.

(1)在一容积固定的密闭容器中注入N2和H2两种气体,发生上述反应.在某温度下达到平衡时各物质的浓度分别为c(H2)=9.00mol/L,c(N2)=3.00mol/L,c(NH3)=4.00mol/L,此温度下该反应的平衡常数为
7.32×10-3
7.32×10-3

(2)三个相同容器中各充入1molN2和3molH2,在不同条件下反应并达到平衡,氨的体积分数随时间的变化如图所示.下列说法正确的是
D
D
(填序号).
A.图I可能是不同压强对反应的影响,且P2>P1
B.图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响,且P1>P2
C.图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响,且T1>T2
D.图Ⅱ一定是在同温同压下不同催化剂对反应的影响,且催化剂效果1>2
(3)将水蒸气通过红热的炭即产生水蒸气,化学方程式为:C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g)△H=+131.3kJ,△S=+133.7J/K该反应在低温下能否自发
(填:能或否).
(4)甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g).部分物质的燃烧热数据如下表:
物  质 燃烧热(kJ?mol-1
H2(g) -285.8
CO(g) -283.0
CH4(g) -890.3
已知1mol H2O(g)转变为1mol H2O(l)时放出44.0kJ热量.写出CH4和H2O在高温下反应的热化学方程式
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206.1kJ?mol-1
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206.1kJ?mol-1

(5)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池.请写出该电池的正极反应式
N2+6e-+8H+=2NH4+
N2+6e-+8H+=2NH4+

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合成氨工业是重要的化工工业,传统合成氨的方法是N2(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H=92.4kJ.mol-1.影响合成氨工业生产效率的因素主要有温度、压强、催化剂、原料气配比和气体在装置中的流速.
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(1)该反应放热,升高温度对反应转化率不利,但工业生产中通常在420-500℃条件下进行该反应,其理由是
 

(2)图1是压强和原料气配比对反应转化率影响研究结果,图中揭示的规律有:
 
 

(3)图2是反应转化率与温度关系图,阅读图中信息,说明为什么实际生产中气体在装置中的流速是影响转化率的重要因素?
 

(4)2001年希腊科学家利用电解反应合成氨取得成功,实验装置如图3,固体介质能传导H+,则钯电极A是电解池的
 
极(填“阳”或“阴”),该极上的电极反应式是
 

(5)有研究表明在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂表面与水发生反应生成NH3:2N2+6H2O?4NH3+3O2
若N2(g)+3H2O(1)=2NH3(g)+
32
O2(g)△H=+765.2kJ?mol-1
则反应2N2(g)+6H2O(l)?4NH3(g)+3O2(g)的△H=
 
kJ?mol-1

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