工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产.流程如下: 请回答下列问题: (1)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下.改变起始物氢气的物质的量.对反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＝-92.4 kJ·mol-1的影响.实验结果如图所示:(图中T表示温度.n表示物质的量) ①图像中T2和T1的关系是:T2 T1(填“> .“< .“= � 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

请回答下列问题：

（1）某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量，对反应N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol^-1的影响。实验结果如图所示：（图中T表示温度，n表示物质的量）

①图像中T₂和T₁的关系是：T₂ T₁(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。

②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，N₂的转化率最高的是 (填字母)。

③要使反应后氨的百分含量最大，则在起始体系中原料投料比n(H₂)/n(N₂) 3（填 “>”、“<”、“=”或“无法确定”）。若容器容积恒为1 L，起始状态n(H₂)=3 mol，反应达到平衡时H₂的转化率为60%，则此条件下(T₂)，反应的平衡常数K= 。（结果保留小数点后两位）

（2）已知：N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) ΔH＝＋180.5 kJ·mol^-1

2H₂(g)＋O₂(g)2H₂O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol^-1

今有17 g氨气，假设其经催化氧化完全反应，生成一氧化氮气体和水蒸气，则该过程中所放出的热量为 kJ。

（3）在装置②中，NH₃和O₂从145℃就开始下列反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物（如下图所示）：

温度较低时生成为主，温度高于900℃时，NO产率下降的可能原因是。

【答案】

（14分）

（1）① ＜，② c ， ③ ＝（各2分，共6分）；2.08（2分）

（2）226.25kJ或226.3 kJ（3分）

（3）N₂ （1分）；氨气氧化生成NO的反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，转化率下降（2分）

【解析】

试题分析：

（1）①合成氨反应是放热反应，温度越高，氨的百分含量越小，所以T₂<T₁。②增大氢气浓度，氮气转化率提高，所以氮气转化率最高的是c。③要使反应后氨的百分含量最大，氮气与氢气体积比应为1：3，（2）氨催化氧化反应为4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O，由盖斯定律得4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(g) ΔH＝（180.5×2+92.4×2－483.6×3）kJ·mol^-1=－905 kJ·mol^-1，所以1molNH₃催化氧化放热226.25kJ。

（3）由图像可知温度低时主要生成氮气；氨的催化氧化放热，温度高于900℃时，平衡向左移动，NO产率降低。

考点：勒沙特列原理盖斯定律

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相关习题

科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

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）=

50%

．
（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产率如右图所示．温度高于900℃时，NO产率下降的原因

温度高于900℃时，平衡向左移动

．
（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PO₄^3-，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^-7 mol/L时，溶液中c（PO₄^3-）=

5×10^-7

mol/L．
（已知K_sp[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⁺+PO₄^3-=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

当pH高于10.7时，溶液中的Mg²⁺、NH₄⁺会与OH^-反应，平衡向逆反应方向移动

．与方法一相比，方法二的优点为

能同时除去废水中的氮，充分利用了镁矿工业废水

．

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科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

（2011?石景山区一模）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．t℃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）合成培中发生反应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

＜

300℃（填“＞”、“＜”或“=”）．

T/℃	T₁	300	T₂
K	1.00×10⁷	2.45×10⁵	1.88×10³

（3）N₂和H₂在铁作催化剂作用下从145℃就开始反应，不同温度下NH₃产率如图所示．温度高于900℃时，NH₃产率下降的原因

温度高于900℃时，平衡向左移动

．
（4）在上述流程图中，氧化炉中发生反应的化学方程式为

4NH₃+5O₂

催化剂

△

4NO+6H₂O

4NH₃+5O₂

催化剂

△

4NO+6H₂O

．
（5）硝酸厂的尾气含有氮的氧化物，如果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的氧化物还原为氮气和水，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N0₂还原为N₂的热化学方程式为：

CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1

．
（6）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，试写出该反应的化学方程式

4NH₃+5O₂

点燃

4N₂+6H₂O

4NH₃+5O₂

点燃

4N₂+6H₂O

，科学家利用此原理，设计成氨气一氧气燃料电池，则通入氨气的电极是

负极

（填“正极”或“负极”）；碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为

2NH₃-6e-+6OH^-→N₂+6H₂O

．

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科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

（2011?镇江一模）工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

完成下列问题：
Ⅰ．合成氨
（1）写出装置①中发生反应的化学方程式：

N₂+3H₂

催化剂

加热、加压

2NH₃

N₂+3H₂

催化剂

加热、加压

2NH₃

．
（2）已知在一定的温度下进入装置①的氮、氢混合气体与从合成塔出来的混合气体压强之比为5：4，则氮的转化率为

40%

．
Ⅱ．氨的接触氧化原理
（3）在900℃装置②中反应有：?
4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905.5kJ?mol^-1 K₁=1×10⁵³ （900℃）
4NH₃（g）+4O₂（g）?4N₂O（g）+6H₂O（g）；△H=-1103kJ?mol^-1 K₂=1×10⁶¹ （900℃）
4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）；△H=-1267kJ?mol^-1 K₃=1×10⁶⁷ （900℃）
除了上列反应外，氨和一氧化氮相互作用：
4NH₃（g）+6NO（g）?5N₂（g）+6H₂O（g）；△H=-1804kJ?mol^-1，还可能发生氨、一氧化氮的分解．
完成热化学方程式：2NO（g）?N₂（g）+O₂（g）；△H=

-180.75 kJ?mol^-1

．
（4）铂-铑合金催化剂的催化机理为离解和结合两过程，如图所示：

由于铂对NO和水分子的吸附力较小，有利于氮与氧原子结合，使得NO和水分子在铂表面脱附，进入气相中．若没有使用铂-铑合金催化剂，氨氧化结果将主要生成

氮气和水蒸气

．说明催化剂对反应有

选择性

．
（5）温度对一氧化氮产率的影响

当温度大于900℃时，NO的产率下降的原因

A、B

（选填序号）
A．促进了一氧化氮的分解
B．促进了氨的分解
C．使氨和一氧化氮的反应平衡移动，生成更多N₂
（6）硝酸工业的尾气常用Na₂CO₃溶液处理，尾气的NO、NO₂可全部被吸收，写出用Na₂CO₃溶液吸收的反应方程式

NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂、2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂

．

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科目：高中化学 来源： 题型：

（2009?宿迁模拟）工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如图1：

在800℃、铂催化剂存在条件下，氨与氧气反应的主要产物是NO 和H₂O．在实际生产中氨的氧化率与混合气中氧氨比（氧气与氨气物质的量比，以γ{n（O₂）/n（NH₃）}表示）的关系如图2所示．
请回答下列各题：
（1）若氨氧化率达到100%，理论上γ{n（O₂）/n （NH₃）}为1.25，而实际生产要将γ值维持在1.7～2.2之间，其原因是

一方面提高氧气量，增大氨的氧化率；另方面γ值在该范围，氨的氧化率已高达95～99%，再提高，氨的氧化率上升空间已有限，反而会增加能耗，提高生产成本

．
（2）若使氨的氧化率达到95%，应控制氨在氨、空气混合气体中的体积分数约为

10.5%

（设氧气占空气的体积分数为20%）．将γ=1.75的氨、空气混合气体通入800℃、盛有铂催化剂的氧化炉，充分反应后导入到吸收塔的气体的主要成分是

N₂、NO₂、H₂O

．
（3）现以a mol NH₃和足量空气为原料（不考虑N₂的反应）最大程度制取NH₄NO₃，经过一系列转化反应后，向反应后的混合物中加入b g水，得到密度为ρ g?mL^-1的溶液，计算该溶液中NH₄NO₃物质的量浓度可能的最大值

500aρ

49a+b

mol?L^-1

500aρ

49a+b

mol?L^-1

．

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科目：高中化学 来源： 题型：

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如图：

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）．t℃时，往10L密闭容器中充入2mol CO和3mol水蒸气．反应建立平衡后，体系中c（H₂）=0.12mol?L^-1．则该温度下此反应的平衡常数K=

（填计算结果）．
（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

300℃（填“＞”、“＜”或“=”）．

T/℃	T₁	300	T₂
K	1.00×10⁷	2.45×10⁵	1.88×10³

（3）氨气在纯氧中燃烧生成一种单质和水，科学家利用此原理，设计成“氨气-氧气”燃料电池，则通入氨气的电极是

（填“正极”或“负极”）；碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为

．
（4）用氨气氧化可以生产硝酸，但尾气中的NO_x会污染空气．目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水，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

．
（5）某研究小组在实验室以“Ag-ZSM-5”为催化剂，测得将NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如下图．据图分析，若不使用CO，温度超过775℃，发现NO的转化率降低，其可能的原因为

；在

n(NO)

n(CO)

=1的条件下，应控制的最佳温度在

左右．

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