合成氨反应答案及详细解析过程——青夏教育精英家教网—

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运用化学反应原理研究氮、氧等单质及其化合物的反应有重要意义．
（1）合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g），在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，平衡

左

移动（填“向左”、“向右”或“不”）；使用催化剂使反应的△H

不改变

（填“增大”、“减小”或“不改变”）．
（2）在25℃下，向浓度均为0.1mol•L^-1的MgCl₂和CuCl₂混合溶液中逐滴加入氨水，沉淀会分步析出．
首先生成沉淀的离子方程式为

Cu²⁺+2NH₃．H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺

氨水过量后，生成的沉淀会部分溶解，写出溶解沉淀的离子方程式

Cu（OH）₂+4NH₃．H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O

．
（已知25℃时K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sP[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）
（3）在25℃下，将a mol•L^-1的氨水与0.01mol•L^-1的盐酸等体积混合，反应后溶液中
c（NH₄⁺）=c（Cl^-）．则溶液显

中

性（填“酸”、“碱”或“中”），请用含a的代数式表示NH₃•H₂O的电离常数K_b=

10-9

a-0.01

10-9

a-0.01

．
（4）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20mol SO₂和0.10molO₂，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO₃0.18mol，则v（o₂）=

0.036

mol．L^-1．min^-1：若继续通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，再次达到平衡后，n（SO₃）的取值范围为

0.36mol＜n（SO₃）＜0.4mol

．

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已知合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H=-92.30kJ•mol^-1，在某温度下2L的密闭容器中进行，测得如下数据：

时间（h）物质的量（mol）	0	1	2	3	4
N₂	1.50	n₁	1.20	n₃	n₅
H₂	4.50	4.20	3.60	n₄	n₆
NH₃	O	O．20	n₂	1．OO	1．OO

下列说法正确的是（　　）

A、反应3h内，反应速率秒v（N₂）为O.17 mol•L^-1•h^-1

B、此温度下，该反应的平衡常数为O.037

C、反应进行到1小时时放出的热量为9.23 kJ

D、4h时，若再加入1 molN₂，达到新的化学平衡时，N₂的转化率是原来的两倍

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（2012•海淀区二模）合成氨尿素工业生产过程中涉及到的物质转化过程如下图所示．

（1）天然气在高温、催化剂作用下与水蒸气反应生成H₂和CO的化学方程式为

CH₄+H₂O

高温

.

CO+3H₂

CH₄+H₂O

高温

.

CO+3H₂

．
（2）在合成氨生产中，将生成的氨及时从反应后的气体中分离出来．运用化学平衡的知识分析这样做的是否有利于氨的合成，说明理由：

移走氨气，减小生成物浓度，平衡右移，有利于氨生成

．
（3）如图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气、氢气的体积比为1：3时，平衡混合物中氨的体积分数．

①若分别用υ_A（NH₃）和υ_B（NH₃）表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率，则υ_A（NH₃）

＜

υ_B（NH₃）（填“＞”、“＜”或“=”）．
②在相同温度、当压强由p₁变为p₃时，合成氨反应的化学平衡常数

不变

．（填“变大”、“变小”或“不变”）．
③在250℃、1.0×10⁴kPa下，H₂的转化率为

66.7

%（计算结果保留小数点后1位）．
（4）NH₃（g）与CO₂（g）经过两步反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如下：

NH₃（g）与CO₂（g）反应生成尿素的热化学方程式为

2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-134kJ/mol

．
（5）运输氨时，不能使用铜及其合金制造的管道阀门．因为，在潮湿的环境中，金属铜在有NH₃存在时能被空气中的O₂氧化，生成Cu（NH₃）₄²⁺，该反应的离子方程式为

2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O═2Cu（NH₃）₄²⁺+4OH^-

．

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下列事实不能用勒夏特列原理解释的是（　　）

A．溴水中有下列平衡Br₂+H₂O?HBr+HBrO，当加入硝酸银溶液后，溶液颜色变浅

B．合成氨反应（正反应为放热反应），为提高氨的产率，理论上应采取降低温度的措施

C．反应CO（g）+NO₂（g）?CO₂（g）+NO（g）（正反应为放热反应），达平衡后，升高温度体系颜色变深

D．对于2HI（g）?H₂（g）+I₂（g），达平衡后，缩小容器体积可使体系颜色变深

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下列有关图象的说法正确的是（　　）

A．由图1可知合成氨反应中，加入适当的催化剂，△E和△H都减小

B．图2表示向含有H⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NH4+的溶液中加入NaOH溶液的体积与产生沉淀质量的关系曲线

C．图3表示合成氨反应在温度分别为T₁和T₂时，改变n（H₂）对NH₃体积分数的影响，其中T₁＞T₂，K₂＞K₁，（K₁、K₂分别表示对应温度下的化学平衡常数）

D．图4表示室温下，用0.1mol?L^-1盐酸滴定20mL 0.1mol?L^-1氨水时，溶液的pH随加入盐酸体积变化的曲线

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科目：gzhx 来源： 题型：

下列叙述中，不能用平衡移动原理解释的是（　　）

A、红棕色的NO₂，加压后颜色先变深后变浅

B、黄绿色的氯水光照后颜色变浅

C、由H₂、Br₂（g）、HBr（g）气体组成的平衡体系加压后颜色变深

D、工业合成氨反应中加压有利于提高氨气的产率

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科目：gzhx 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

℃使混合气体分离出来产品；继续循环的气体是

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

．
（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

．
（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

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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氨在国民经济中占有重要的地位，请参与下列探究
（1）已知在400℃时，2NH₃（g）⇌N₂ （g）+3H₂（g）（△H＞0）的平衡常数K=2，
①400℃时，N₂ （g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）的K=

0.5

（填数值）．
②400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应V（NH₃）_正

=

V（NH₃）_逆（填：＞、＜、=、不能确定）．
（2）已知：H2(g)+

1

2

O2(g)=H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1…①
O2(g)+

1

2

N2(g)=NO₂（g）△H=+33.9kJ•mol^-1…②

3

2

H2(g)+

1

2

N2(g)=NH₃（g）△H=-46.0kJ•mol^-1…③
H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ•mol^-1…④
则表示NH₃燃烧热的热化学方程式为

NH₃（g）+

3

4

O₂（g）=

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂O（l）；△H=-382.7kJ/mol

NH₃（g）+

3

4

O₂（g）=

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂O（l）；△H=-382.7kJ/mol

．

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下列各项表述与示意图一致的是（　　）

A、图①表示向AlCl₃溶液中滴入NaOH溶液，沉淀质量的变化

B、图②表示合成氨反应，N₂和NH₃的物质的量浓度随反应时间的变化关系

C、图③表示向Na₂CO₃稀溶液中滴入稀盐酸，产生气体的体积随加入盐酸的变化关系

D、图④表示室温时，用0.01mol•L^-1HCl溶液滴定20mL 0.01mol•L^-1NaOH溶液，溶液的pH随加入盐酸体积的变化关系

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下列事实不能用勒沙特列原理解释的是（　　）

A．合成氨反应：N₂（g）+3H₂（g）

2NH₃（g）；△H＜0，为使氨的产率提高，理论上应采取低温高压的措施

B．对2HI（g）

H₂（g）+I₂（g）平衡体系增加压强使颜色变深

C．使用催化剂有利于提高SO₂与O₂生成SO₃的效率

D．用排饱和氯化钠溶液的方法来收集氯气

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下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确并且有因果关系的是（　　）

选项	叙述I	叙述II
A	相同条件下NaHCO₃的溶解度比Na₂CO₃的小	向饱和Na₂CO₃溶液中通入足量CO₂，溶液变浑浊
B	钠比铜活泼	金属钠可从硫酸铜溶液中置换出铜单质
C	常温下铝与浓硫酸、浓硝酸均不反应	可用铝槽车密封运送浓硫酸、浓硝酸
D	合成氨反应为吸热反应	该反应需在高温条件下进行

A、A

B、B

C、C

D、D

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（2013•江西模拟）下列说法不正确的是（　　）
①0.1mol•L^-1盐酸和0.1mol•L^-1醋酸分别与0.2mol•L^-1氢氧化钠溶液反应的速率相同
②0.1mol•L^-1盐酸和加0.1mol•L^-1硝酸分别与大小相同的大理石反应的速率不同
③大理石块与大理石粉末分别与加0.1mol•L^-1盐酸反应的速率不同
④已知t⁰C时反应N₂（g）+3H₂（g）

△

.

2NH₃（g）△H＜0的速度为v，若降低温度，正反应速率加大
⑤合成氨中及时分离出氨气后可减小反应速率
⑥在合成氨反应中，相同条件下在有催化剂时（a）和无催化剂时（b）速率时间图象可用图一表示
⑦在合成氨反应中，不同温度下（T₂＞T₁）的NH₃的体积分数与时间的关系图象可用图二表示．

A．除①⑦外

B．除③⑤⑥外

C．除③⑤外

D．除③⑥⑦外

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用N_A表示阿伏加德罗常数的值．下列叙述正确的是（　　）

A．标准状况下的33.6 mL氯气通入足量水中，转移电子数为1.5×10^-3 N_A

B．标准状况下，22.4 L四氯化碳中共价键数目为4 N_A

C．1L浓度为1 mol?L^-1的Na₂CO₃溶液中含有3 N_A个离子

D．合成氨反应达到平衡时，每形成N_A个N≡N键的同时，就有6 N_A个N-H键形成

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下列事实可用勒夏特列原理解释的是（　　）

A、使用催化剂有利于加快合成氨反应的反应速率

B、硫酸工业中，将黄铁矿粉碎后加入沸腾炉中

C、500℃左右比在室温时更有利于提高合成氨的转化率

D、配制氯化铁溶液时，将氯化铁加入盐酸中，然后加水稀释

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在四个体积不同的容器中，进行不同条件下的合成氨反应．下列各选项生成氨的速率最快的是（　　）

A、υ（H₂）=0.1mol•L^-1•min^-1

B、υ（N₂）=0.2mol•L^-1•min^-1

C、υ（NH₃）=0.15mol•L^-1•min^-1

D、υ（H₂）=0.3mol•L^-1•min^-1

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恒温条件下，容积不变的密闭容器中发生的合成氨反应N₂+3H₂

2NH₃，下列选项不能作为反应达到平衡状态标志的是（　　）

A．容器内各气体组分的质量分数不再发生改变

B．正反应速率与逆反应速率相等时

C．容器内气体的密度不再发生改变时

D．容器内气体的总物质的量不再发生改变时

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（2012•南京二模）氨是最重要的化工产品之一．
（1）合成氨用的氢气可以甲烷为原料帛制得．有关化学反应的能量变化如下图所示，则CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CO（g）和H₂（g）的热化学方程式为

CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1kJ•mol^-1

．

（2）近年有人将电磁场直接加在氮气与氢气反应的容器内，在较低的温度和压强条件下合成氨，获得了较好的产率．从化学反应本质角度分析，电磁场对合成氨反应的作用是

在电磁场的作用下氮氮三键更容易断裂，降低了反应所需要的能量，反应更容易进行

；与传统的合成氨的方法比较，该方法的优点是

节约了能源、降低了对设备的要求

．
（3）直接供氨式碱性燃料电池的电池反应为：4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O，负极电极反应式为：

2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O

．
（4）氨气制取尿素[CO（NH₂）₂]的合成塔中发生反应：2NH₃（g）+CO₂（g）⇌CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）．图4为合成塔中不同氨碳比a[n（NH₃）/n（CO₂）]和水碳比b[n（H₂O）/n（CO₂）]时二氧化碳转化率（x）．b宜控制在

A

（填序号）范围内（A．0.6～0.7 B．1～1.1 C．1.5～1.61）；a宜控制在4.0左右，理由是

氨碳比a[n（NH₃）/n（CO₂）]大于4.0时，增大氨气的物质的量，二氧化碳的转化率增加不大，增加了生产成本；氨碳比a[n（NH₃）/n（CO₂）]小于4.0时，二氧化碳的转化率较小，

．
（5）氨氧化法制硝酸工业中，可用尿素溶液除去尾气中氮氧化物（NO和NO₂）．尾气中的NO、NO₂与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素反应生成对大气无污染的气体．1mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物（假设NO、NO₂体积比为1：1）的质量为

76

g．

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运用化学反应原理研究氮、氧等单质及其化合物的反应有重要意义．
（1）合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g），若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，平衡

向左

移动（填“向左”、“向右”或“不”）；使用催化剂

不改变

反应的△H（填“增大”“减小”或“不改变”）．
（2）已知：O₂（g）═O

+

2

（g）+e^-△H₁=1175.7kJ•mol^-1
PtF₆（g）+e^-═PtF

-

6

（g）△H₂=-771.1kJ•mol^-1
O₂PtF₆（s）═O

+

2

（g）+PtF

-

6

（g）△H₃=482.2kJ•mol^-1
则反应：O₂（g）+PtF₆（g）═O₂PtF₆（s）的△H=

-78.2

kJ•mol^-1
（3）已知25℃时，K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20．
在25℃下，向浓度均为0.1mol•L^-1的MgCl₂和CuCl₂混合溶液中逐滴加入氨水，先生成

Cu（OH）₂

沉淀（填物质的化学式），生成该沉淀的离子方程式为

Cu²⁺+2NH₃•H₂O⇌Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺

．
（4）在25℃下，将a mol•L^-1的氨水与0.01mol•L^-1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中c（NH

+

4

）=c（Cl^-），则溶液显

中性

性（填“酸”“碱”或“中”）；用含a的代数式表示NH₃•H₂O的电离常数K_b=

10-9

a-0.01

10-9

a-0.01

．

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对于工业合成氨反应：N₂+3H₂

2NH₃，下列说法错误的是（　　）

A．使用合适的催化剂可以加大反应速率

B．升高温度可以增大反应速率

C．反应达到最大限度后，反应就自动停止

D．当NH₃的浓度不再改变时，该反应达到最大限度

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（2010•南通模拟）合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，目前工业上用氢气和氮气直接合成氨，制得的氨通过催化氧化可生产硝酸．在一定条件下，若N₂和H₂以体积比1：3的比例充入一体积不变的密闭容器中反应，达到平衡状态时，测得混合气体中氨的体积分数为20.0%，则：
（1）合成氨反应达到平衡的标志

ABCD

．
A．容器内气体压强保持不变
B．容器内各物质的浓度不随时间变化
C．当υ（H₂，正）=0.3mol•L^-1•min^-1，υ（NH₃，逆）=0.2mol•L^-1•min^-1时
D．1个N≡N键断裂的同时，有3个H-H键形成
（2）达到平衡时，N₂和H₂的转化率分别为

33.3%

．
（3）用氨催化氧化可生产硝酸，取所生产的硝酸溶液100mL，与足量的铜反应，生成的NO₂和NO混合气体在标准状况下体积为6.72L，物质的量之比为2：1，求所生产硝酸的物质的量浓度？（请写出该小题的计算过程）

8mol/L

．
（4）某厂用NH₃生产硝酸，然后再制硝酸铵，其过程如下：

其中反应②为：4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，原料气为氨气和空气的混合物．若实际生产中，反应①、②、③的转化率（或利用率）分别为a、b、c，则生产硝酸的氨气占所用氨气总量的体积分数为

1

1+ab

1

1+ab

．

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