用氢气和氮气合成氨的化学反应方程式是 .属 反应. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

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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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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氢气和氨气都属于无碳清洁能源.
(1)镍氢碱性充电电池被誉为“绿色化学电源”,放、充电时的反应:2NiOOH+H2
充电
放电
2Ni(OH)2.放电时,正极的电极反应式为
NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-
NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-
,充电时,该电极应与电源的
(填“正”或“负”)极相连.
(2)氨在空气中燃烧,生成水和氮气.已知:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H=-92.4kJ?mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-572kJ?mol-1
则氨在空气中燃烧生成液态水和氮气时的热化学方程为:
4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l);△H=-1531.2kJ?mol-1
4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l);△H=-1531.2kJ?mol-1

(3)研究表明工业上合成氨反应 (N2+3H2
催化剂
.
高温高压
2NH3) 在25℃、400℃的平衡常数分别为5×105和200.
①合成氨是
放热
放热
反应(填“放热”或“吸热”).
②合成氨选择400~500℃的原因是:
加快反应速率,催化剂活性最大
加快反应速率,催化剂活性最大

③在容积固定的密闭容器中发生上述反应,下表中为各物质在不同时刻的浓度.
时间/min c(N2)/mol?L-1 c(H2)/mol?L-1 c(NH3)/mol?L-1
0 0.6 1.8 0
5 0.48 X 0.24
10 0.26 0.78 0.68
0~5min,H2的平均反应速率v(H2)=
0.072mol/L.min
0.072mol/L.min
.反应在5分钟时,条件发生了改变,改变的条件可能是
a
a
(填序号).
a.使用催化剂       b.降低温度       c.增加氢气的浓度        d.分离出NH3
(4)在-50℃时,液氨中存在电离平衡NH3(l)?NH4++NH2-,离子积常数
K=c(NH4+)?c(NH2-).若一定条件下,平衡时c(NH2-)=1×10-15mol?L-1
下列说法正确的是:
a.在液氨中加入NaNH2,液氨的离子积常数增大
b.此温度下液氨的离子积常数为1×10-30
c.液氨在-50℃的电离程度比常温下纯水的大.

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合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。 合成塔中发生反应为:    N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)   △H<0
(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g)   △H>0
①t℃时,往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后,
体系中c(H2)=0.12mol·L-1
该温度下此反应的平衡常数K =                          
②保持温度不变,向上述平衡体系中再加入0.1mol CO,当反应重新建立平衡时,
水蒸气的总转化率α (H2O)          
(2)下表为不同温度下合成氨反应的平衡常数。由表可推知T1     573K(填“>”、“<”或“=”)。

T/K
T1
573
T2
K
1.00×107
2.45×105
1.88×103
(3)673K,30MPa下n(NH3) 和n(H2) 随时间变化的关系如下图所示依据上图,下列有关叙述正确的是(填写序号)                 
 
A.c点表示n(NH3)和n (H2)相等
B.c点表示NH3生成速率与NH3分解速率相同
C.e点和d点时反应的平衡常数相同
D.c点时正反应速率大于逆反应速率
(4)用NO2溶于水制硝酸:3NO2+H2O2HNO3+NO。从生产流程看,吸收塔中需
要补充空气,其原因用化学平衡移动的理论进行解释是                                       
                                                            
(5)硝酸厂的尾气含有氮氧化物,不经处理直接排放将污染空气。目前科学家探索
利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);  △H=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);   △H=-1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:
                                                                 

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(14分)合成氨是人类研究的重要课题,目前工业合成氨的原理为:
合成氨是人类研究的重要课题,目前工业合成氨的原理为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-93.0kJ?mol-1,在3个2L的密闭容器中,使用相同的催化剂,按不同方式投入反应物,分别进行反应:
相持恒温、恒容,测的反应达到平衡时关系数据如下:

容器



反应物投入量
3molH2、2molN2
6molH2、4molN2
2mol NH3
达到平衡的时间/min
 
6
8
平衡时 N2的体积密度
C1
1.5
 
混合气体密度/g·L-1


 
平衡常数/ L2·mol-2
K
K
K
(1)下列各项能说明该反应已到达平衡状态的是            (填写序号字母)
a.容器内H2、N2、NH3的浓度只比为1:3:2    b.容器内压强保持不变
c.                          d.混合气体的密度保持不变
e.混合气体的平均相对分子质量不变
(2)容器乙中反应从开始到达平衡的反应速度为=             
(3)在该温度下甲容器中反应的平衡常数K           (用含C1的代数式表示)
(4)分析上表数据,下列关系正确的是       (填序号):
a.     b.氮气的转化率:          c.     d.
(5)另据报道,常温、常压下,N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应,生成NH3和O2。已知:H2的燃烧热△H=-286KJ/mol,则由次原理制NH3反应的热化学方程式为   
(6)希腊阿里斯多德大学的George Mamellos和Michacl Stoukides,发明了一种合成氨的新方法,在常压下,把氢气和用氨气稀释的氮气分别通入一个加热到的电解池,李勇能通过的氢离子的多孔陶瓷固体作电解质,氢气和氮气在电极上合成了氨,转化率达到78%,在电解法合成氨的过程中,应将N2不断地通入  极,该电极反应式为                 

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