热门试卷

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H2O(g)CO2+H2 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=__________（填计算结果）。

②保持温度不变，向上述平衡体系中再加入0.1molCO，当反应重新建立平衡时，水蒸气的转化率

α(H2O)=________。

（2）合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)；△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知，表中 T1____573K（填“>”、“<”或“=”）。

（3）NH3和O2在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)　△H=

－905kJ·mol-1 不同温度下NO产率如图所示。温度高于900℃时， NO产率下降的原因______________。

（4）废水中的N、P元素是造成水体富营养化的关键因素，农药厂排放的废水中常含有较多的NH4+和

PO43-，一般可以通过两种方法将其除去。

①方法一：将Ca(OH)2或CaO 投加到待处理的废水中，生成磷酸钙，从而进行回收。当处理后的废水中

c(Ca2+)=2×10-7mol/L时，溶液中c(PO43-)=____________mol/L。（已知Ksp[Ca3(PO4)2]=2×10-33）

②方法二：在废水中加入镁矿工业废水，就可以生成高品位的磷矿石―鸟粪石，反应的方程式为

Mg2+＋NH4+＋PO43-=MgNH4PO4↓。该方法中需要控制污水的pH为7.5～10，若pH高于10.7，鸟粪石的产量会大大降低。其原因可能为________________________________________。与方法一相比，方法二的优点为___________________________。

合成氨工业的主要反应为：N2(g) +3H2(g)2NH3(g) △H<0，下图是合成氨的简要流程示意图

（1）写出设备A、B的名称：A________，B________；沿X路线进入压缩机的物质是________。

（2）原料气往往混有CO、NH3等杂质，在进入合成塔之前需净化，净化的原因是________。

（3）氮、氢混合气体送入合成塔前要通过压缩机压缩的原因是________________；在合成塔中及时分离出氨气的目的是________________。

（4）工业合成氨的反应为：N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) △H<0，当压强为30MPa，温度为500℃时，在容积为1L的密闭容器中充入1molN2和3molH2，反应达到平衡时NH3的体积分数为20%，求此时的平衡常数________。

（5）合成塔从上到下将催化剂分成四层，在层与层之间冷激气（冷的原料气）和反应气混合，请问这样设计的原因是什么？_____________________________________

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“=”）。

（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：______________________________。

（1）合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨的原理是：

△H <0，生产流程如图所示。

①X的化学式为____________；

②上图中条件选定的主要原因是（选填字母序号）______________；

A．升高温度、增大压强均有利于氨的合成

B．铁触媒在该温度时活性大

C．工业生产受动力、材料、设备等条件的限制

③ 改变反应条件，会使平衡发生移动。下图表示随条件改变，氨气的百分含量的变化趋势。当横坐标为压强时，变化趋势正确的是（选填字母序号）______________，当横坐标为温度时，变化趋势正确的是（选填字母序号）______________。

（2）某温度下体积为200L的氨合成塔中，测得如下数据

根据表中数据计算0～2小时内N2的平均反应速率______________mol·L-1·h-1若起始时与平衡时的压强之比为a，则N2的转化率为______________（用含a的代数式表示）若C3=1.200 mol·L-1，则该条件下反应

2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常数______________。

（3）常温下氨气极易溶于水，其水溶液可以导电。

①用方程式表示氨气溶于水且显弱碱性的过程：________________；

②氨水中水电离出的c(OH-)_______10-7 mol·L-1（填写“＞”、“＜”或“＝”）；

③将相同体积、相同物质的量浓度的氨水和盐酸混合后，溶液中离子浓度由大到小依次为___________。

氨气在农业和国防工业都有很重要的作用，历史上诺贝尔化学奖曾经有3次颁给研究氮气与氢气合成氨的化学家。

（1）下图表示了298K时氮气与氢气合成氨反应过程中的能量变化，据此请回答

对于合成氨的反应下列说法正确的是_____________(填编号)。

A．该反应在任意条件下都可以自发进行

B．加入催化剂，能使该反应的E和△H都减小

C．若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K1、K2，则K1＞K2

D．该反应属于人工固氮

（2）现在普遍应用的工业合成氨的方法为N2+3H22NH3，是哈伯于1905年发明的，但此法达到平衡时反应物的转化率不高。

①能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的措施是_________________。

A.使用的更高效催化剂

B.升高温度

C.及时分离出氨气

D.充入氮气，增大氮气的浓度（保持容器体积不变）

②若在某温度下，2L的密闭容器中发生N2+3H22NH3的反应，左下图表示N2的物质的量随时间的变化曲线。用H2表示0~10min内该反应的平均速率v(H2)=_______________。从11min起，压缩容器的体积为

1L，则n(N2)的变化曲线为_____________________。

A. a B.b C.c D.d

（3）随着对合成氨研究的发展，2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法，即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气，分别通人一个加热到500℃的电解池中，采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质里，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜作电极，实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氮（装置如右上图）。则钯电极上的电极反应式是_____________________________。

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题：

（1）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为N2＋3H22NH3，则在电化学合成氨的过程中，阳极反应式为________________，阴极反应式为______________。

（2）在固定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H＜0，其化学平衡常数K与t的关系如下表：

①试确定K1的相对大小，K1____________ 4.1×106（填写“＞”“＝”或“＜”）

②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的是____________ （填序号字母）。

A．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2

B．2v(N2)(正) ＝ v(H2)(逆)

C．容器内压强保持不变

D．混合气体的密度保持不变

（3）①NH4Cl溶液呈酸性，这是由于NH4+水解的缘故。则NH4Cl溶于重水(D2O)生成一水合氨和水合氢离子的化学式是____________ 。

②某氨水的pH＝x，某盐酸的pH＝y，x＋y＝14，且x＞11，将上述氨水和盐酸等体积混合后，所得溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序为___________

A．[Cl－]＞[NH4+]＞[H+]＞[OH－]

B．[NH4+]＞[Cl－]＞[OH－]＞[H+]

C．[Cl－]＞[NH4+]＞[OH－]＞[H+]

D．[NH4+]＞[Cl－]＞[H+]＞[OH－]

利用天然气合成氨的工艺流程示意如下

依据上述流程，完成下列填空：

（1）天然气脱硫时的化学方程式是__________________。

（2）n mol CH4经一次转化后产生CO 0.9n mol、产生H2________mol（用含n的代数式表示）

（3）K2CO3（aq）和CO2反应在加压下进行，加压的理论依据是_______（多选扣分）

（a）相似相溶原理 （b）勒沙特列原理（c）酸碱中和原理

（4）由KHCO3分解得到的CO2可以用于________________（写出CO2的一种重要用途）

（5）整个流程有三处循环，一是Fe(OH)3循环，二是K2CO3（aq）循环，请在上述流程图中标出第三处循环（循环方向、循环物质）

利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下

依据上述流程，完成下列填空：

（1）天然气脱硫时的化学方程式是_____________。

（2）图中CH4的第一次转化过程中的化学方程式是_______________。

（3）整个流程有三处循环，一是K2CO3(aq)循环，二是N2和H2循环，三是_______（填化学式）循环。 

（4）K2CO3（aq）和 CO2反应在加压下进行，加压的理论依据是_______（多选扣分）。

a.熵增原理            

b.勒夏特列原理            

c.酸碱中和原理