氨是最重要的氮肥,是產(chǎn)量最大的化工產(chǎn)品之一。課本里介紹的合成氨技術(shù)叫哈伯法,是德國(guó)人哈伯在1905年發(fā)明的,其合成原理為N2(g)+3H2(g)2NH3(g);ΔH<0,他因此獲得了1918年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。工業(yè)上合成氨的部分工藝流程如下:

反應(yīng)體系中各組分的部分性質(zhì)見下表:

氣體

氮?dú)?/p>

氫氣

熔點(diǎn)/℃

-210.01

-252.77

-77.74

沸點(diǎn)/℃

-195.79

-259.23

-33.42

(1)合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)很小,所以在工業(yè)上采取氣體循環(huán)的流程,即反應(yīng)后通過把混合氣體的溫度降低到____________,使混合氣體分離出產(chǎn)品,N2、H2繼續(xù)循環(huán)。寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式:K=____________。

(2)運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的觀點(diǎn)說明工業(yè)上采用“使混合氣體分離出產(chǎn)品,N2、H2繼續(xù)循環(huán)”的生產(chǎn)措施的理由:___________________________________________________。

(3)已知拆開1 mol H—H鍵、1 mol N—H鍵、1 mol N≡N鍵分別需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ,則N2與H2反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為_____________________________。

(4)合成氨工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義。對(duì)于密閉容器中的反應(yīng):N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),在673 K、30 MPa下,n(NH3)和n(H2)隨時(shí)間變化的關(guān)系如下圖甲所示。下列敘述正確的是____________。

A.點(diǎn)a的正反應(yīng)速率比點(diǎn)b的大

B.點(diǎn)c處反應(yīng)達(dá)到平衡

C.點(diǎn)d(t1時(shí)刻)和點(diǎn)e(t2時(shí)刻)處n(N2)不一樣

D.其他條件不變,773 K下反應(yīng)至t1時(shí)刻,n(H2)比圖中d點(diǎn)的值大

(5)1998年希臘亞里斯多德大學(xué)的Marncellos和Stoukides采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H+),實(shí)現(xiàn)了高溫常壓下高轉(zhuǎn)化率的電化學(xué)合成氨,其實(shí)驗(yàn)裝置如下圖乙。陰極的電極反應(yīng)式為__________________________________________________________________。

         

                  甲                                                 乙

(1)-33.42 ℃ 

(2)增大氮?dú)夂蜌錃獾臐舛扔欣谠龃蠓磻?yīng)速率;減小氨氣的濃度,增大氮?dú)夂蜌錃獾臐舛染欣谄胶庀蛘磻?yīng)方向移動(dòng)

(3)N2(g)+3H2(g)2NH3(g);ΔH=-92 kJ·mol-1 

(4)AD 

(5)N2+6H++6e- 2NH3

解析:本題以工業(yè)合成氨為背景,考查化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式、熱化學(xué)方程式、電極反應(yīng)式的書寫以及化學(xué)平衡移動(dòng)原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。第(1)問,從表中數(shù)據(jù)知氨的沸點(diǎn)為-33.42 ℃,在此溫度下,氨變?yōu)橐簯B(tài),可以從混合物中分離出來。第(2)問,對(duì)平衡的移動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)速率同時(shí)考查。分離出氨,相當(dāng)于減小了生成物,可促使平衡正向移動(dòng);將N2和H2循環(huán)使用,相當(dāng)于增加了反應(yīng)物濃度,可增大化學(xué)反應(yīng)的速率。第(3)問,由化學(xué)鍵首先計(jì)算出反應(yīng)熱,ΔH=1 mol×946 kJ+3 mol×436 kJ-6 mol×391 kJ=-92 kJ·mol-1,此外還要標(biāo)明物質(zhì)的狀態(tài)。第(4)問,此圖表示的是nt圖,當(dāng)兩條線變成平行直線時(shí)就表示反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到了平衡。A項(xiàng)中a點(diǎn)還沒有平衡,正反應(yīng)速率比逆反應(yīng)速率大,正確。B項(xiàng),c點(diǎn)是兩交叉點(diǎn),但反應(yīng)還在繼續(xù)正向移動(dòng),因而不是平衡點(diǎn),錯(cuò)誤。C項(xiàng),在d點(diǎn)和e點(diǎn)均已達(dá)平衡,因而n(N2)不再變化;D項(xiàng),773 K比圖象的673 K溫度高,而合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動(dòng),平衡時(shí)n(N2)也就增大。第(5)問,陰極是還原反應(yīng),化合價(jià)應(yīng)降低,則只能是N2(0價(jià))變?yōu)镹H3(-3價(jià)),又在酸性條件下,則電極方程式可寫成:N2+6H++6e-2NH3


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

氨是最重要的氮肥,是產(chǎn)量最大的化工產(chǎn)品之一.課本里介紹的合成氨技術(shù)叫哈伯法,是德國(guó)人哈伯在1905年發(fā)明的,其合成原理為:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H<0他因此獲得了1918年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng).工業(yè)上合成氨的部分工藝流程如圖1:
反應(yīng)體系中各組分的部分性質(zhì)見下表:
氣體 氮?dú)?/TD> 氫氣
熔點(diǎn)(℃) -210.01 -252.77 -77.74
沸點(diǎn)(℃) -195.79 -259.23 -33.42
(1)合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)很小,所以在工業(yè)上采取氣體循環(huán)的流程.即反應(yīng)后通過把混合氣體的溫度降低到
-33.42
-33.42
℃使混合氣體分離出來產(chǎn)品;繼續(xù)循環(huán)的氣體是
N2、H2
N2、H2

(2)工業(yè)上采取用上述(1)操作的目的:
及時(shí)分離出氨氣,平衡正向移動(dòng),提高氨氣的產(chǎn)率,且循環(huán)利用氮?dú)夂蜌錃,提高氮(dú)夂蜌錃獾霓D(zhuǎn)化率
及時(shí)分離出氨氣,平衡正向移動(dòng),提高氨氣的產(chǎn)率,且循環(huán)利用氮?dú)夂蜌錃猓岣叩獨(dú)夂蜌錃獾霓D(zhuǎn)化率

(3)已知拆開1molH-H鍵,1molN-H鍵,1molN≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,則N2與H2反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92kJ?mol-1
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92kJ?mol-1

(4)合成氨工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義.對(duì)于密閉容器中的反應(yīng):N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),在673K,30MPa下n(NH3)和n(H2)隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖2所示.下列敘述正確的是
AD
AD

A.點(diǎn)a的正反應(yīng)速率比點(diǎn)b的大
B.點(diǎn) c處反應(yīng)達(dá)到平衡
C.點(diǎn)d (t1時(shí)刻) 和點(diǎn) e (t2時(shí)刻) 處n(N2)不一樣
D.其他條件不變,773K下反應(yīng)至t1時(shí)刻,n(H2)比圖2中d點(diǎn)的值大.

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科目:高中化學(xué) 來源:2013屆安徽省高二第二次月考理科綜合試題(化學(xué)部分) 題型:填空題

(15分)氨是最重要的氮肥,是產(chǎn)量最大的化工產(chǎn)品之一。課本里介紹的合成氨技術(shù)叫哈伯法,是德國(guó)人哈伯在1905年發(fā)明的,其合成原理為:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);△H<0他因此獲得了1918年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。工業(yè)上合成氨的部分工藝流程如下:

                

氣體

氮?dú)?/p>

氫氣

熔點(diǎn)(℃)

-210.01

-252.77

-77.74

沸點(diǎn)(℃)

-195.79

-259.23

-33.42

                                                                                    

反應(yīng)體系中各組分的部分性質(zhì)見上表:

(1)合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)很小,所以在工業(yè)上采取氣體循環(huán)的流程。即反應(yīng)后通過把混合氣體的溫度降低到           ℃使混合氣體分離出來產(chǎn)品;繼續(xù)循環(huán)的氣體是                。

(2)工業(yè)上采取用上述(1)操作的目的:                           

                                                                        

(3)已知拆開1molH-H鍵,1molN-H鍵,1molN≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,則N2與H2反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為________________________       。

(4)合成氨工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義。對(duì)于密閉容器中的反應(yīng): N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在673K,30MPa下n(NH3)和n(H2)隨時(shí)間變化的關(guān)系如下圖所示。下列敘述正確的是

A.點(diǎn)a的正反應(yīng)速率比點(diǎn)b的大

B.點(diǎn) c處反應(yīng)達(dá)到平衡

C.點(diǎn)d (t1時(shí)刻) 和點(diǎn) e (t2時(shí)刻) 處n(N2)不一樣

D.其他條件不變,773K下反應(yīng)至t1時(shí)刻, n(H2)比上圖中d點(diǎn)的值大   

 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

氨是最重要的氮肥,是產(chǎn)量最大的化工產(chǎn)品之一,其合成原理為

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)   △H=-92.4KJ/moL。試回答下列問題:

氨的合成是一個(gè)可逆反應(yīng),為了探索合成氨的最佳條件,人們進(jìn)行了大量的研究。

(1)       下列有關(guān)做法不適宜的是(     )

A、常采用循環(huán)法,使未轉(zhuǎn)化的氮?dú)夂蜌錃獾玫匠浞值睦谩?/p>

B 、綜合考慮各方面的因素,壓強(qiáng)控制在20―50MPa之間為宜

C、利用電解水制氫氣,作為合成氨的原料,

D、使用鐵觸媒為催化劑,在5000C時(shí)獲得最大催化效益。

(2)合成氨工業(yè)中采取的下列措施可用勒夏特列原理解釋的是        (填序號(hào))

A 、采用較高壓強(qiáng)(20―50MPa)

B、采用5000C的高溫

C、用鐵觸媒為催化劑

D、將生產(chǎn)的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來,N2和H2循環(huán)到合成塔中并補(bǔ)充N2和H2

(3)在298K時(shí),將10moL N2和30moL H2放入合成塔中,為何放出的熱量小于924KJ?

(4)怎樣知道在合成氨工業(yè)有氨氣生成?

如果提高單位時(shí)間內(nèi)氨氣的產(chǎn)量,對(duì)溫度而言,在       填高溫或低溫)下有利.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

氨是最重要的氮肥,是產(chǎn)量最大的化工產(chǎn)品之一。課本里介紹的合成氨技術(shù)

叫哈伯法,是德國(guó)人哈伯1905年發(fā)明的,其合成原理為:N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g),△H=-92.4 kJ/mol,△S = -198.3J·mol1·K1。他因此獲得了1918年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。工業(yè)上合成氨的部分工藝流程如下:

反應(yīng)體系中各組分的部分性質(zhì)見下表:

(1)下列說法正確的是     

     A. 因?yàn)椤鱄= -92.4 kJ/mol,所以該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行

B. 因?yàn)椤?i>S = -198.3J·mol1·K1所以該反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行

 C. 該反應(yīng)在一定條件下可能自發(fā)進(jìn)行。

(2)合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)很小,所以在工業(yè)上采取氣體循環(huán)的流程。即反應(yīng)后通過把混合氣體的溫度降低到           使混合氣體分離出來產(chǎn)品;繼續(xù)循環(huán)的氣體是      。

(3)一定溫度下,在密閉容器中充入1 mol N2和3 mol H2并發(fā)生反應(yīng)。

①若容器容積恒定,達(dá)到平衡時(shí),氣體的壓強(qiáng)為原來的7/8,則N2的轉(zhuǎn)化率а1=        ,此時(shí)反應(yīng)放熱         kJ;

②若容器壓強(qiáng)恒定,則達(dá)到平衡時(shí),容器中N2的轉(zhuǎn)化率а2     а1(填“>、<或=”)。

(4)某科研小組研究:在其他條件不變的情況下,改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對(duì)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)  反應(yīng)的影響。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示:(圖中T表示溫度,n表示物質(zhì)的量)

① 圖像中T2和T1的關(guān)系是:T2           T1,(填“高于”“低于”“等于”“無法確定”)

② 比較在a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中,反應(yīng)物N2 的轉(zhuǎn)化率最高的是      (填字母)。

③ 在起始體系中加入N2的物質(zhì)的量為n/3mol時(shí),反應(yīng)后氨的百分含量最大;若容器容積為1L,n=3mol反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為60%,則此條件下(T2),反應(yīng)的平衡常數(shù)K=                    。(不用寫單位)

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