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    合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑,對(duì)化學(xué)工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響.合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為:N2(g)+3H2(g)2(((NH3(g)△H=-92.2kJ/mol.合成氨工業(yè)中原料氣N2可從空氣中分離得到,H2可用甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)制得.

    (1)在一容積固定的密閉容器中注入N2和H2兩種氣體,發(fā)生上述反應(yīng).在某溫度下達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別為c(H2)=9.00mol/L,c(N2)=3.00mol/L,c(NH3)=4.00mol/L,此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為
    7.32×10-3
    7.32×10-3

    (2)三個(gè)相同容器中各充入1molN2和3molH2,在不同條件下反應(yīng)并達(dá)到平衡,氨的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化如圖所示.下列說法正確的是
    D
    D
    (填序號(hào)).
    A.圖I可能是不同壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響,且P2>P1
    B.圖Ⅱ可能是不同壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響,且P1>P2
    C.圖Ⅲ可能是不同溫度對(duì)反應(yīng)的影響,且T1>T2
    D.圖Ⅱ一定是在同溫同壓下不同催化劑對(duì)反應(yīng)的影響,且催化劑效果1>2
    (3)將水蒸氣通過紅熱的炭即產(chǎn)生水蒸氣,化學(xué)方程式為:C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g)△H=+131.3kJ,△S=+133.7J/K該反應(yīng)在低溫下能否自發(fā)
    (填:能或否).
    (4)甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)反應(yīng)方程式為:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g).部分物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表:
    物  質(zhì) 燃燒熱(kJ?mol-1
    H2(g) -285.8
    CO(g) -283.0
    CH4(g) -890.3
    已知1mol H2O(g)轉(zhuǎn)變?yōu)?mol H2O(l)時(shí)放出44.0kJ熱量.寫出CH4和H2O在高溫下反應(yīng)的熱化學(xué)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)有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料,以N2、H2為電極反應(yīng)物,以HCl-NH4Cl為電解質(zhì)溶液制取新型燃料電池.請(qǐng)寫出該電池的正極反應(yīng)式
    N2+6e-+8H+=2NH4+
    N2+6e-+8H+=2NH4+
    分析:(1)根據(jù)k=
    c2(NH3)
    n(N2)?c3(H2)
    計(jì)算平衡常數(shù);
    (2)根據(jù)外界條件對(duì)平衡移動(dòng)的影響分析;
    (3)判斷自由能是否小于0,以判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行;
    (4)根據(jù)各反應(yīng)的熱化學(xué)方程式,利用蓋斯定律計(jì)算;
    (5)根據(jù)原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)書寫.
    解答:解:(1)k=
    c2(NH3)
    n(N2)?c3(H2)
    =
    4.002
    3.00×9.003
    =7.32×10-3,故答案為:7.32×10-3;
    (2)A.增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)分析移動(dòng),氨氣的含量增大,故A錯(cuò)誤;
    B.圖Ⅱ應(yīng)是催化劑對(duì)反應(yīng)的影響,故B錯(cuò)誤;
    C.溫度升高,平衡向逆反應(yīng)分析移動(dòng),氨氣的含量降低,故C錯(cuò)誤;
    D.圖Ⅱ中兩種途徑平衡狀態(tài)相同,應(yīng)是催化劑對(duì)平衡的影響,1反應(yīng)速率大,催化效果好,故D正確.
    故答案為:D;
    (3)△G=△H-T?△S=131.3kJ-T×133.7kJ×10-3,在溫度較低時(shí),△G>0,不能自發(fā)進(jìn)行;
    故答案為:否;
    (4)由表中數(shù)據(jù)可知:①H2(g)+
    1
    2
    O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ?mol-1,
    ②CO(g)+
    1
    2
    O2(g)=CO2(g)△H=-283.0 kJ?mol-1
    ③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3 kJ?mol-1,
    ④H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ?mol-1
    利用蓋斯定律,將③+④-①×3-②可得:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206.1 kJ?mol-1,
    故答案為:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206.1 kJ?mol-1
    (5)原電池正極發(fā)生還原反應(yīng),N2得電子生成NH4+,電極反應(yīng)式為N2+6e-+8H+=2NH4+,
    故答案為:N2+6e-+8H+=2NH4+
    點(diǎn)評(píng):本題考查較為綜合,涉及化學(xué)平衡,化學(xué)反應(yīng)與能量以及電化學(xué)知識(shí),題目難度較大,本題注意電極反應(yīng)式的書寫,注意利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱的方法.
    練習(xí)冊(cè)系列答案
    相關(guān)習(xí)題

    科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

    合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑,對(duì)化學(xué)工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響.合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為:N2(g)+3H2(g)3NH3(g)△H=-92.2kJ/mol.合成氨工業(yè)中原料氣N2可從空氣中分離得到,H2可用甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)制得.我國(guó)合成氨工業(yè)目前的生產(chǎn)條件為:催化劑-鐵觸媒,溫度-400~500℃,壓強(qiáng)-30~50MPa.
    回答下列問題:
    (1)合成氨工業(yè)中原料氣壓縮到30~50MPa的原因是
    加壓有利于平衡正向移動(dòng),提高原料氣的轉(zhuǎn)化率
    加壓有利于平衡正向移動(dòng),提高原料氣的轉(zhuǎn)化率
    .從平衡移動(dòng)原理分析,低溫有利于原料氣的轉(zhuǎn)化,實(shí)際生產(chǎn)中采用400~500℃的高溫,原因之一是考慮到催化劑的催化活性,原因之二是
    增加反應(yīng)速率,縮短達(dá)到平衡的時(shí)間
    增加反應(yīng)速率,縮短達(dá)到平衡的時(shí)間

    (2)500℃、50MPa時(shí),在容積為VL的容器中加入n mol N2、3n mol H2,反應(yīng)達(dá)平衡后測(cè)得平衡常數(shù)為K,此時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率為x.則K和x的關(guān)系滿足K=
    4xV2
    27n2(1-x)4
    4xV2
    27n2(1-x)4

    (3)甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)反應(yīng)方程式為:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g).部分物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表:
    物  質(zhì) 燃燒熱(kJ?mol-1
    H2(g) -285.8
    CO(g) -283.0
    CH4(g) -890.3
    已知1mol H2O(g)轉(zhuǎn)變?yōu)?mol H2O(l)時(shí)放出44.0kJ熱量.寫出CH4和H2O在高溫下反應(yīng)的熱化學(xué)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

    (4)有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料,以N2、H2為電極反應(yīng)物,以HCl-NH4Cl為電解質(zhì)溶液制取新型燃料電池.請(qǐng)寫出該電池的正極反應(yīng)式
    N2+6e-+8H+=2NH4+
    N2+6e-+8H+=2NH4+

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    科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

    合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑,對(duì)化學(xué)工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響.合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.2kJ?mol-1.合成氨工業(yè)中原料氣N2可從空氣中分離得到,H2可用甲烷或焦炭與水蒸氣反應(yīng)制得.

    (1)在一容積固定的密閉容器中注入N2和H2兩種氣體,發(fā)生上述反應(yīng).在某溫度下達(dá)到平衡時(shí),各物質(zhì)的濃度分別是:c(H2)=9.00mol?L-1,c(N2)=3.00mol?L-1,c(NH3)=4.00mol?L-1,此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
    7.32×10-3
    7.32×10-3

    (2)在三個(gè)相同容器中各充入1mol N2和3mol H2,在不同條件下反應(yīng)并達(dá)到平衡,氨的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的曲線如圖所示.下列說法中正確的是
    D
    D
    (填字母,下同).
    A.圖Ⅰ可能是不同壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響,且p2>p1
    B.圖Ⅱ可能是不同壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響,且p1>p2
    C.圖Ⅲ可能是不同溫度對(duì)反應(yīng)的影響,且T1>T2
    D.圖Ⅱ可能是同溫同壓下不同催化劑對(duì)反應(yīng)的影響,且催化劑性能1>2
    (3)乙醇可通過淀粉等生物質(zhì)原料發(fā)酵制得,屬于可再生資源,通過乙醇制取氫氣
    具有良好的應(yīng)用前景.已知通過乙醇制取氫氣有如下兩條路線:
    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
    下列說法錯(cuò)誤的是:
    D
    D

    A.從原料消耗的角度來看,a路線制氫更有價(jià)值
    B.從能量消耗的角度來看,b路線制氫更加有利
    C.a(chǎn)路線制氫由于要消耗很多能量,所以在實(shí)際生產(chǎn)中意義不大
    D.降低溫度,可提高b路線中乙醇的轉(zhuǎn)化率.

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    科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

    合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑,對(duì)化學(xué)工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響.合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.2kJ?mol-1.合成氨工業(yè)中原料氣N2可從空氣中分離得到,H2可用甲烷或焦炭與水蒸氣反應(yīng)制得.
    (1)在一容積固定的密閉容器中注入N2和H2兩種氣體,發(fā)生上述反應(yīng).在某溫度下達(dá)到平衡時(shí),各物質(zhì)的濃度分別是:c(H2)=9.00mol?L-1,c(N2)=3.00mol?L-1,c(NH3)=4.00mol?L-1,此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
    0.0073
    0.0073

    (2)在三個(gè)相同容器中各充入1mol N2和3mol H2,在不同條件下反應(yīng)并達(dá)到平衡,氨的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的曲線如圖所示.下列說法中正確的是
    D
    D
    (填字母).
    A.圖Ⅰ可能是不同壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響,且p2>p1
    B.圖Ⅱ可能是不同壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響,且p1>p2
    C.圖Ⅲ可能是不同溫度對(duì)反應(yīng)的影響,且T1>T2
    D.圖Ⅱ可能是同溫同壓下不同催化劑對(duì)反應(yīng)的影響,且催化劑性能1>2
    (3)將水蒸氣通過紅熱的炭即可產(chǎn)生水煤氣,化學(xué)方程式為:
    C(s)+H2O(g)═H2(g)+CO(g)△H=+131.3kJ?mol-1,△S=+133.7J?K-1?mol-1
    該反應(yīng)在常溫下能否自發(fā)進(jìn)行?
    不能
    不能
    (填“能”或“不能”).

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    科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

    合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑,對(duì)化學(xué)工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響.合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為:N2(g)+3H2(g)?3NH3(g),△H=-92.2kJ/mol.合成氨工業(yè)中原料氣N2可從空氣中分離得到,H2可用甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)制得.我國(guó)合成氨工業(yè)目前的生產(chǎn)條件為:催化劑-鐵觸媒,溫度-400~500℃,壓強(qiáng)-30~50MPa.回答下列問題:
    (1)合成氨工業(yè)中原料氣壓縮到30~50MPa的原因是
    加壓有利于平衡正向移動(dòng),提高原料氣的轉(zhuǎn)化率
    加壓有利于平衡正向移動(dòng),提高原料氣的轉(zhuǎn)化率
    .從平衡移動(dòng)原理分析,低溫有利于原料氣的轉(zhuǎn)化,實(shí)際生產(chǎn)中采用400~500℃的高溫,原因之一是考慮到催化劑的催化活性,原因之二是
    增加反應(yīng)速率,縮短達(dá)到平衡的時(shí)間
    增加反應(yīng)速率,縮短達(dá)到平衡的時(shí)間

    (2)500℃、50MPa時(shí),在容積為VL的容器中加入n mol N2、3n mol H2,反應(yīng)達(dá)平衡后測(cè)得平衡常數(shù)為K1,此時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率為x.則K和x的關(guān)系滿足K=
    4xV2
    27n2(1-x)4
    4xV2
    27n2(1-x)4
    .若溫度為400℃,平衡常數(shù)為K2,則K1
    K2(填“<”、“=”或“>”)
    (3)甲烷在高溫下與水蒸氣反應(yīng)反應(yīng)方程式為:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g).部分物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表:
    物  質(zhì) 燃燒熱(kJ?mol-1
    H2(g) -285.8
    CO(g) -283.0
    CH4(g) -890.3
    已知1mol H2O(g)轉(zhuǎn)變?yōu)?mol H2O(l)時(shí)放出44.0kJ熱量.
    ①寫出CO燃燒的熱化學(xué)方程式
    CO(g)+
    1
    2
    O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ?mol-1
    CO(g)+
    1
    2
    O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ?mol-1

    ②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=
    -483.6
    -483.6
    kJ/mol.

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    同步練習(xí)冊(cè)答案