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    氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一。课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法，是德国人哈伯在1905年发明的，其合成原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)；ΔH＜0，他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。工业上合成氨的部分工艺流程如下：

    反应体系中各组分的部分性质见下表：

    气体

    氮气

    氢气

    氨

    熔点/℃

    -210.01

    -252.77

    -77.74

    沸点/℃

    -195.79

    -259.23

    -33.42

    (1)合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程，即反应后通过把混合气体的温度降低到____________，使混合气体分离出产品，N2、H2继续循环。写出该反应的化学平衡常数表达式：K=____________。

    (2)运用化学反应速率和化学平衡的观点说明工业上采用“使混合气体分离出产品，N2、H2继续循环”的生产措施的理由：___________________________________________________。

    (3)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_____________________________。

    (4)合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，在673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图甲所示。下列叙述正确的是____________。

    A.点a的正反应速率比点b的大

    B.点c处反应达到平衡

    C.点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样

    D.其他条件不变，773 K下反应至t1时刻，n(H2)比图中d点的值大

    (5)1998年希腊亚里斯多德大学的Marncellos和Stoukides采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)，实现了高温常压下高转化率的电化学合成氨，其实验装置如下图乙。阴极的电极反应式为__________________________________________________________________。

             

                      甲                                                 乙

    (1)-33.42 ℃ 

    (2)增大氮气和氢气的浓度有利于增大反应速率；减小氨气的浓度，增大氮气和氢气的浓度均有利于平衡向正反应方向移动

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

    (4)AD 

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

    解析：本题以工业合成氨为背景，考查化学平衡常数的表达式、热化学方程式、电极反应式的书写以及化学平衡移动原理在工业生产中的应用。第(1)问，从表中数据知氨的沸点为-33.42 ℃，在此温度下，氨变为液态，可以从混合物中分离出来。第(2)问，对平衡的移动和化学反应速率同时考查。分离出氨，相当于减小了生成物，可促使平衡正向移动；将N2和H2循环使用，相当于增加了反应物浓度，可增大化学反应的速率。第(3)问，由化学键首先计算出反应热，ΔH=1 mol×946 kJ+3 mol×436 kJ-6 mol×391 kJ=-92 kJ·mol-1，此外还要标明物质的状态。第(4)问，此图表示的是nt图，当两条线变成平行直线时就表示反应已经达到了平衡。A项中a点还没有平衡，正反应速率比逆反应速率大，正确。B项，c点是两交叉点，但反应还在继续正向移动，因而不是平衡点，错误。C项，在d点和e点均已达平衡，因而n(N2)不再变化；D项，773 K比图象的673 K温度高，而合成氨反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡时n(N2)也就增大。第(5)问，阴极是还原反应，化合价应降低，则只能是N2(0价)变为NH3(-3价)，又在酸性条件下，则电极方程式可写成：N2+6H++6e-2NH3。


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    相关习题

    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一．课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法，是德国人哈伯在1905年发明的，其合成原理为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H＜0他因此获得了1918年诺贝尔化学奖．工业上合成氨的部分工艺流程如图1：
    反应体系中各组分的部分性质见下表：
    气体 氮气 氢气 氨
    熔点（℃） -210.01 -252.77 -77.74
    沸点（℃） -195.79 -259.23 -33.42
    （1）合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程．即反应后通过把混合气体的温度降低到
    -33.42
    -33.42
    ℃使混合气体分离出来产品；继续循环的气体是
    N2、H2
    N2、H2
    ．
    （2）工业上采取用上述（1）操作的目的：
    及时分离出氨气，平衡正向移动，提高氨气的产率，且循环利用氮气和氢气，提高氮气和氢气的转化率
    及时分离出氨气，平衡正向移动，提高氨气的产率，且循环利用氮气和氢气，提高氮气和氢气的转化率
    ．
    （3）已知拆开1molH-H键，1molN-H键，1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为
    N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92kJ?mol-1
    N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92kJ?mol-1
    ．
    （4）合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义．对于密闭容器中的反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g），在673K，30MPa下n（NH3）和n（H2）随时间变化的关系如图2所示．下列叙述正确的是
    AD
    AD

    A．点a的正反应速率比点b的大
    B．点 c处反应达到平衡
    C．点d （t1时刻） 和点 e （t2时刻） 处n（N2）不一样
    D．其他条件不变，773K下反应至t1时刻，n（H2）比图2中d点的值大．

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    科目：高中化学 来源：2013届安徽省高二第二次月考理科综合试题（化学部分） 题型：填空题

    （15分）氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一。课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法，是德国人哈伯在1905年发明的，其合成原理为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)；△H＜0他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。工业上合成氨的部分工艺流程如下：

                    

    气体

    氮气

    氢气

    氨

    熔点（℃）

    -210.01

    -252.77

    -77.74

    沸点（℃）

    -195.79

    -259.23

    -33.42

                                                                                        

    反应体系中各组分的部分性质见上表：

    （1）合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过把混合气体的温度降低到           ℃使混合气体分离出来产品；继续循环的气体是                。

    （2）工业上采取用上述（1）操作的目的：                           

                                                                             。

    （3）已知拆开1molH－H键，1molN－H键，1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为________________________       。

    （4）合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应： N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，在673K，30MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是

    A．点a的正反应速率比点b的大

    B．点 c处反应达到平衡

    C．点d (t1时刻) 和点 e (t2时刻) 处n(N2)不一样

    D．其他条件不变，773K下反应至t1时刻， n(H2)比上图中d点的值大   

     

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一，其合成原理为

    N2（g）+3H2（g）2NH3（g）   △H=-92．4KJ/moL。试回答下列问题：

    氨的合成是一个可逆反应，为了探索合成氨的最佳条件，人们进行了大量的研究。

    （1）       下列有关做法不适宜的是(     )

    A、常采用循环法，使未转化的氮气和氢气得到充分的利用。

    B 、综合考虑各方面的因素，压强控制在20―50MPa之间为宜

    C、利用电解水制氢气，作为合成氨的原料，

    D、使用铁触媒为催化剂，在5000C时获得最大催化效益。

    （2）合成氨工业中采取的下列措施可用勒夏特列原理解释的是        （填序号）

    A 、采用较高压强（20―50MPa）

    B、采用5000C的高温

    C、用铁触媒为催化剂

    D、将生产的氨液化并及时从体系中分离出来，N2和H2循环到合成塔中并补充N2和H2

    （3）在298K时，将10moL N2和30moL H2放入合成塔中，为何放出的热量小于924KJ？

    （4）怎样知道在合成氨工业有氨气生成？

    如果提高单位时间内氨气的产量，对温度而言，在       （填高温或低温）下有利．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一。课本里介绍的合成氨技术

    叫哈伯法，是德国人哈伯1905年发明的，其合成原理为：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)，△H=-92.4 kJ/mol，△S ＝ -198.3J·mol－1·K－1。他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。工业上合成氨的部分工艺流程如下：

    反应体系中各组分的部分性质见下表：

    （1）下列说法正确的是     

         A. 因为△H= -92.4 kJ/mol，所以该反应一定能自发进行

    B. 因为△S ＝ -198.3J·mol－1·K－1所以该反应一定不能自发进行

     C. 该反应在一定条件下可能自发进行。

    （2）合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过把混合气体的温度降低到           使混合气体分离出来产品；继续循环的气体是      。

    （3）一定温度下，在密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2并发生反应。

    ①若容器容积恒定，达到平衡时，气体的压强为原来的7/8，则N2的转化率а1=        ，此时反应放热         kJ；

    ②若容器压强恒定，则达到平衡时，容器中N2的转化率а2     а1（填“＞、＜或＝”）。

    （4）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N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)  反应的影响。

    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“高于”“低于”“等于”“无法确定”）

    ② 比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N2 的转化率最高的是      （填字母）。

    ③ 在起始体系中加入N2的物质的量为n/3mol时，反应后氨的百分含量最大；若容器容积为1L，n=3mol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=                    。（不用写单位）

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