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    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）?2NH3（g）△H=-92.2kJ?mol-1．合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到，H2可用甲烷或焦炭与水蒸气反应制得．
    （1）在一容积固定的密闭容器中注入N2和H2两种气体，发生上述反应．在某温度下达到平衡时，各物质的浓度分别是：c（H2）=9.00mol?L-1，c（N2）=3.00mol?L-1，c（NH3）=4.00mol?L-1，此温度下该反应的平衡常数K=
    0.0073
    0.0073
    ．
    （2）在三个相同容器中各充入1mol N2和3mol H2，在不同条件下反应并达到平衡，氨的体积分数随时间变化的曲线如图所示．下列说法中正确的是
    D
    D
    （填字母）．
    A．图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且p2＞p1
    B．图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响，且p1＞p2
    C．图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响，且T1＞T2
    D．图Ⅱ可能是同温同压下不同催化剂对反应的影响，且催化剂性能1＞2
    （3）将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气，化学方程式为：
    C（s）+H2O（g）═H2（g）+CO（g）△H=+131.3kJ?mol-1，△S=+133.7J?K-1?mol-1
    该反应在常温下能否自发进行？
    不能
    不能
    （填“能”或“不能”）．
    分析：（1）根据平衡常数表达式计算；
    （2）A．增大压强平衡右移；
    B．压强不同，平衡状态不同；
    C．升高温度平衡逆向移动；
    D．催化剂不影响平衡移动；
    （3）根据反应能否自发进行的判据：△H-T△S＜0，反应自发进行，代入数据来计算；
    解答：解：（1）k=
    c2(NH3)
    n(N2)?c3(H2)
    =
    4.002
    3.00×9.003
    =0.0073，故答案为：0.0073；
    （2）A．增大压强平衡右移，氨气的含量应增大，故A错误；
     B．压强不同，平衡状态不同，不可能在同一平衡状态，故B错误；
     C．升高温度平衡逆向移动，氨气的含量减小，故C错误；
     D．催化剂不影响平衡移动，由图象可知催化剂性能，1＞2，故D正确．
    故答案为：D；
    （3）△H-T△S=131.3kJ/mol-T×133.7×0.001kJ/（K?mol），在低温下，该值一定是大于0的，所以不能在低温下自发进行，故答案为：不能；
    点评：本题考查较为综合，涉及化学平衡，平衡常数的计算，化学反应自发性判断，题目难度中等．
    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    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
    加压有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率
    加压有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率
    ．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
    增加反应速率，缩短达到平衡的时间
    增加反应速率，缩短达到平衡的时间
    ．
    （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K，此时N2的转化率为x．则K和x的关系满足K=
    4xV2
    27n2(1-x)4
    4xV2
    27n2(1-x)4
    ．
    （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：
    物  质 燃烧热（kJ?mol-1）
    H2（g） -285.8
    CO（g） -283.0
    CH4（g） -890.3
    已知1mol H2O（g）转变为1mol H2O（l）时放出44.0kJ热量．写出CH4和H2O在高温下反应的热化学方程式
    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）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl-NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池．请写出该电池的正极反应式
    N2+6e-+8H+=2NH4+
    N2+6e-+8H+=2NH4+
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    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）?2NH3（g）△H=-92.2kJ?mol-1．合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到，H2可用甲烷或焦炭与水蒸气反应制得．

    （1）在一容积固定的密闭容器中注入N2和H2两种气体，发生上述反应．在某温度下达到平衡时，各物质的浓度分别是：c（H2）=9.00mol?L-1，c（N2）=3.00mol?L-1，c（NH3）=4.00mol?L-1，此温度下该反应的平衡常数K=
    7.32×10-3
    7.32×10-3
    ．
    （2）在三个相同容器中各充入1mol N2和3mol H2，在不同条件下反应并达到平衡，氨的体积分数随时间变化的曲线如图所示．下列说法中正确的是
    D
    D
    （填字母，下同）．
    A．图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且p2＞p1
    B．图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响，且p1＞p2
    C．图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响，且T1＞T2
    D．图Ⅱ可能是同温同压下不同催化剂对反应的影响，且催化剂性能1＞2
    （3）乙醇可通过淀粉等生物质原料发酵制得，属于可再生资源，通过乙醇制取氢气
    具有良好的应用前景．已知通过乙醇制取氢气有如下两条路线：
    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
    下列说法错误的是：
    D
    D

    A．从原料消耗的角度来看，a路线制氢更有价值
    B．从能量消耗的角度来看，b路线制氢更加有利
    C．a路线制氢由于要消耗很多能量，所以在实际生产中意义不大
    D．降低温度，可提高b路线中乙醇的转化率．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    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）2（（（NH3（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．

    （1）在一容积固定的密闭容器中注入N2和H2两种气体，发生上述反应．在某温度下达到平衡时各物质的浓度分别为c（H2）=9.00mol/L，c（N2）=3.00mol/L，c（NH3）=4.00mol/L，此温度下该反应的平衡常数为
    7.32×10-3
    7.32×10-3
    ．
    （2）三个相同容器中各充入1molN2和3molH2，在不同条件下反应并达到平衡，氨的体积分数随时间的变化如图所示．下列说法正确的是
    D
    D
    （填序号）．
    A．图I可能是不同压强对反应的影响，且P2＞P1
    B．图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响，且P1＞P2
    C．图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响，且T1＞T2
    D．图Ⅱ一定是在同温同压下不同催化剂对反应的影响，且催化剂效果1＞2
    （3）将水蒸气通过红热的炭即产生水蒸气，化学方程式为：C（s）+H2O（g） H2（g）+CO（g）△H=+131.3kJ，△S=+133.7J/K该反应在低温下能否自发
    否
    否
    （填：能或否）．
    （4）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：
    物  质 燃烧热（kJ?mol-1）
    H2（g） -285.8
    CO（g） -283.0
    CH4（g） -890.3
    已知1mol H2O（g）转变为1mol H2O（l）时放出44.0kJ热量．写出CH4和H2O在高温下反应的热化学方程式
    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）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl-NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池．请写出该电池的正极反应式
    N2+6e-+8H+=2NH4+
    N2+6e-+8H+=2NH4+
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    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
    加压有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率
    加压有利于平衡正向移动，提高原料气的转化率
    ．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
    增加反应速率，缩短达到平衡的时间
    增加反应速率，缩短达到平衡的时间
    ．
    （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=
    4xV2
    27n2(1-x)4
    4xV2
    27n2(1-x)4
    ．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：
    物  质 燃烧热（kJ?mol-1）
    H2（g） -285.8
    CO（g） -283.0
    CH4（g） -890.3
    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
    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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