- 合成氨条件的选择
- 共31题
对于工业合成氨反应：N2+3H2⇌2NH3，下列说法错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A．催化剂可降低反应物的活化能，提高活化分子百分数，提高反应速率，故A正确；
B．升高温度可提高活化分子的百分数，提高反应速率，故B正确；
C．该反应为可逆反应，反应物不可能完全转化，故C错误；
D．增大N2浓度，单位体积活化分子的数目增大，反应速率增大，故D正确．
故选：C．
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）⇌3NH3（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．我国合成氨工业目前的生产条件为：催化剂-铁触媒，温度-400～500℃，压强-30～50MPa．回答下列问题：
（1）合成氨工业中原料气压缩到30～50MPa的原因是______．从平衡移动原理分析，低温有利于原料气的转化，实际生产中采用400～500℃的高温，原因之一是考虑到催化剂的催化活性，原因之二是______．
（2）500℃、50MPa时，在容积为VL的容器中加入n mol N2、3n mol H2，反应达平衡后测得平衡常数为K1，此时N2的转化率为x．则K和x的关系满足K=______．若温度为400℃，平衡常数为K2，则K1______K2（填“＜”、“=”或“＞”）
（3）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：
已知1mol H2O（g）转变为1mol H2O（l）时放出44.0kJ热量．
①写出CO燃烧的热化学方程式______．
②2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=______kJ/mol．
正确答案
解：（1）合成氨工业中原料气压缩到30～50MPa，加压有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率，实际生产中采用400～500℃的高温，可以增加反应速率，缩短达到平衡的时间，
故答案为：加压有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率；增加反应速率，缩短达到平衡的时间；
（2）根据题意：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g），
初始物质的量：n 3n 0
变化物质的量：nx 3nx 2nx
平衡物质的量：n-nx 3n-3nx 2nx
则平衡常数为K1=
该反应是热反应，温度升高则平衡常数减小，所以K1＜K2，
故答案为：
（3）①1mol一氧化碳完全燃烧生成二氧化碳放出的热量是283KJ，即CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=-283.0 kJ•mol-1，
故答案为：CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=-283.0 kJ•mol-1；
②由表中数据可知：①2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-571.6kJ•mol-1，
②2H2O（l）=2H2O（g）△H=88.0kJ•mol-1，
利用盖斯定律，将①+②可得：2H2（g）+O2（g）═2H2O（g），△H=-571.6kJ•mol-1+88kJ•mol-1=-483.6kJ•mol-1，
故答案为：-483.6．
解析
解：（1）合成氨工业中原料气压缩到30～50MPa，加压有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率，实际生产中采用400～500℃的高温，可以增加反应速率，缩短达到平衡的时间，
故答案为：加压有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率；增加反应速率，缩短达到平衡的时间；
（2）根据题意：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g），
初始物质的量：n 3n 0
变化物质的量：nx 3nx 2nx
平衡物质的量：n-nx 3n-3nx 2nx
则平衡常数为K1=
该反应是热反应，温度升高则平衡常数减小，所以K1＜K2，
故答案为：
（3）①1mol一氧化碳完全燃烧生成二氧化碳放出的热量是283KJ，即CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=-283.0 kJ•mol-1，
故答案为：CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=-283.0 kJ•mol-1；
②由表中数据可知：①2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-571.6kJ•mol-1，
②2H2O（l）=2H2O（g）△H=88.0kJ•mol-1，
利用盖斯定律，将①+②可得：2H2（g）+O2（g）═2H2O（g），△H=-571.6kJ•mol-1+88kJ•mol-1=-483.6kJ•mol-1，
故答案为：-483.6．
硝酸生产中，500℃时，NH3和O2可能发生如下反应：
①4NH3 （g）+5O2 （g）⇌4NO （g）+6H2O （g）△H=-9072kJ•mol-1 K=1.1×1026
②4NH3 （g）+4O2 （g）⇌2N2O （g）+6H2O （g）△H=-1104.9kJ•mol-1 K=4，.4×1028
③4NH3 （g）+3O2 （g）⇌2N2 （g）+6H2O （g）△H=-1269.02kJ•mol-1 K=7，.1×1034
其中，②、③是副反应．若要减少副反应，提高单位时间内NO的产率，最合理的措施是（ ）
正确答案
解析
解：A、增大O2浓度，氧气过量时与NO反应生成NO2，则NO的产率减小，故A错误；
B、使用合适的催化剂，能增大反应速率，提高NO的产率，故B正确；
C、减小压强，反应速率减小，NO的产率减小，故C错误；
D、降低温度，反应速率减小，NO的产率减小，故D错误；
故选B．
合成氨工业中，常加热至500℃，下列有关叙述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、加热至500℃，可以加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间，故A正确；
B、加热至500℃，正逆反应速率都会加快，不会出现加快v正、减小v逆的情况，故B错误；
C、该反应为放热反应，温度升高，反应向逆反应方向移动，故C错误；
D、该反应为放热反应，温度越低，反应越向着正向移动，原料的转化率越高，所以500℃不利于提高原料的利用率，故D错误；
故选A．
（1）X的化学式为______；X的状态为______态．
（2）据图分析，下列说法正确的是______（填写编号）．
a．在此温度下，有利于平衡正向移动，可提高氨的产量
b．铁触媒的使用有利于平衡正向移动
c．工业生产受动力、材料、设备等条件的限制，选择此压强
d．为提高原料的转化率，采用循环操作
（3）常温下氨气极易溶于水，其水溶液可以导电．
①氨水中水的离子积常数的数值是______；
②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______．
正确答案
NH3
液
c、d
10-14
c（Cl-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）
解析
解：（1）合成氨工业有下列流程：原料气制备、原料气净化和压缩、氨的合成、氨的分离，从图1生产流程知，原料气氮气和氢气，经过氨的合成、氨的分离，所以X为液态的氨气，Y为氮气和氢气的混合气，再循环利用，故答案为：NH3；液；
（2）a．升高温度，能使反应速率加快，但该反应正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，不利于氨的合成，故不选；
b．铁触媒的使用有利于加快反应速率，但平衡不移动，故不选；
c．增大压强，能使反应速率加快，反应也向正反应方向移动，但过高的压强，反应成本高，故选；
d．为提高原料的转化率，采用循环操作，提高原料的利用率，故选；
故选c、d；
（3）①温度不变水的离子积常数的数值是不变的，仍为10-14，故答案为：10-14；
②将相同体积、相同物质的量浓度的氨水和盐酸混合后，反应生成氯化铵溶液，铵根离子水解，c（Cl-）＞c（NH4+），氯化铵为强酸弱碱盐，水解后溶液呈酸性，c（H+）＞c（OH-），水解极其微弱，所以c（NH4+）＞c（H+），故答案为：c（Cl-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）．
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