合成氨反应N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）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），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”）；使用催化剂后反应的△H（填“增大”“减小”或“不改变”）

不改变

．
（2）一定温度下，在恒容密闭容器中N₂O₅可发生化学反应：2N₂O₅（g）⇌4NO₂（g）+O₂（g）△H＞0
①下表为反应T₁温度下的部分实验数据：

t/s	0	500	1000
C（N₂O₅）/mol•L^-1	5.00	3.52	2.48

则500s内N₂O₅的分解速率为

0.00296 mol•L^-1•S^-1

．
②在T₂温度下，反应1000s时测得NO₂的浓度为4.98mol•L^-1，则T₂

＜

T₁（填“＞”“＜”“=”）
（3）已知肼分子（H₂N-NH₂）可以在氧气中燃烧生成氮气和水．
①利用肼、氧气与KOH溶液组成碱性燃料电池，请写出电池负极的电极反应式

N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O

；
②用电离方程式表示肼的水溶液呈碱性的原因

H₂N-NH₂•H₂O⇌H₂N-NH₃⁺+OH^-

③肼是强还原剂，与氧化剂反应时放出大量的热，如：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-642.2kJ•mol^-1因此肼可以作为火箭推进剂．根据上述信息，你认为是否可以通过改变反应条件，由氮气和水蒸气来制取肼

不可以

．说明原因

因为该反应的逆反应是吸热反应，即△H＞0，且熵减小，属于不自发反应，故不能用氮气和水来制取肼

．

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下列说法正确的是（　　）

A、对于△S＞0的反应，若在任何温度下均能自发进行，则该反应△H＞0

B、氢氧燃料电池发电，比氢气直接在空气中燃烧发电能量转换率高

C、合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H＜0，加入催化剂能加快反应速率并提高转化率

D、25℃Ksp[Al（OH）₃]=2×10^-33，Ksp（AlPO₄）=1.310^-20，在各自的饱和溶液中，c（Al³⁺）前者小

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合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H=-94.2kJ•mol^-1，分别在反应条件不同，但体积均为2L的三个固定体积的容器中反应，起始时N₂、H₂和NH₃的物质的量分别为2mol、6mol、0mol，N₂的物质的量随时间的变化如图所示．
请回答下列问题：
（1）与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件．所改变的条件是：②

；③

；
（2）实验①的平衡常数K=

（用最简分数表示），该反应进行到2h时的平均反应速率v（H₂）=

；
（3）氨是工业合成尿素（H₂NCONH₂）的重要原料，工业上合成尿素的反应分为如下两步：
第1步：2NH₃（l）+CO₂（g）═H₂NCOONH₄（氨基甲酸铵）（l）△H₁=-330.0kJ•mol^-1
第2步：H₂NCOONH₄（l）═H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H₂=+226.0kJ•mol^-1
则2NH₃（l）+CO₂（g）═H₂O（l）+H₂NCONH₂ （l）△H=

．
（4）工业上利用反应 3Cl₂+2NH₃═N₂+6HCl检查氯气管道是否漏气．当转移6mol 电子时，生成氮气在标准状况下的体积是

L．

（5）相同pH的氨水和NaOH溶液加水稀释相同的倍数，pH变化曲线如图所示，则x曲线代表的物质是

，当a=9时，稀释后溶液的体积是稀释前溶液体积的

倍．

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已知合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H＜0，工业上选择的适宜条件为：500℃、铁作催化剂、2×10⁷～5×10⁷Pa．下列说法正确的是（　　）

A．升高温度既加快反应速率，又有利于平衡向合成氨方向移动

B．铁作催化剂既加快反应速率，又有利于平衡向合成氨方向移动

C．增大压强既加快反应速率，又有利于平衡向合成氨方向移动

D．将氨分离出来，既加快反应速率，又有利于平衡向合成氨方向移动

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（2009•山东）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、恒压条件下向平恒体系中通入氩气，则平衡

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）=O₂⁺（g）+e-△H₁=1175.7kJ•mol^-1
PtF₆（g）+e-

=PtF₆^-（g）△H₂=-771.1kJ•mol^-1
O₂⁺P_tF₆^-（S）=O₂⁺ （g）+P_tF₆^-（g）△H₃=482.2kJ•mol^-1
则反应O₂（g）+PtF₆（g）=O₂⁺P_tF₆^-（S）的△H=

-78.2

kJ•mol^-1．
（3）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（填化学式），生成该沉淀的离子方程式为

2NH₃•H₂O+Cu²⁺=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺

．已知25℃时K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sP[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20．
（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（NH₄⁺）=c（Cl^-）．则溶液显

中

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

mol•L^-1

10-9

a-0.01

mol•L^-1

．

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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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在四个不同的容器中，分别进行不同条件下的合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）．在相同时间内表示该反应速率最快的是（　　）

A、v（H₂）=0.1mol/（L•s）

B、v（N₂）=0.1mol/（L•s）

C、v（N₂）=0.2mol/（L•s）

D、v（NH₃）=0.3mol/（L•s）

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氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．请回答下列问题：
（1）合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H＜0，若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，平衡

移动（填“向左”、“向右”或“不”）；使用催化剂

反应的△H（填“增大”、“减小”或“不改变”）．
（2）在固定体积的密闭容器中，进行反应：N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H＜0，其化学平衡常数K与t的关系如下表：

t/（K）	298	398	498	…
K/（mol•L^-1）^-2	4.1×10⁶	K₁	K₂	…

则该反应平衡常数K的表达式为

，试确定K₁的相对大小，K₁

4.1×10⁶（填写“＞”、“=”或“＜”）．
（3）在25℃下，浓度分别为0.1mol•L^-1的氨水与盐酸等体积混合恰好完全反应．
①NH₃•H₂O的电离常数表达式K_b=

．
②反应后溶液pH＜7，原因是

（用离子方程式表示）；用pH试纸测定该溶液pH的操作方法为

．
③反应后的溶液中各离子浓度由大到小的顺序为

．

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对于合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1 下列图象正确的是（　　）

A、

B、

C、

D、

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运用化学反应原理研究以下问题：
（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”），平衡常数K

不变

（填“变大”、“变小”或“不变”）；使用催化剂

不改变

反应的△H（填“增大”、“减小”或“不改变”）．
（2）在25℃时，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（填化学式），生成该沉淀的离子方程式为

Cu²⁺+2NH₃•H₂O═Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺

．（已知25°CK_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）
（3）在25℃时，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（NH₄⁺）=c（Cl^-），则溶液显

中

性（填“酸”、“碱”或“中”）；且a

＞

0.01（填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）依据反应：Cu²⁺（aq）+Fe（s）═Fe²⁺（aq）+Cu（s）设计的原电池如图所示：
电极X的材料是

Fe

；电解质溶液Y是

硫酸铜溶液或氯化铜溶液等

；若Y为氯化钠溶液，则经过一段时间，发现X极上出现锈斑，则此过程中正极的电极反应式为

O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-

．

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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，则平衡

向左

移动（填“向左”“向右”或“不”）；使用催化剂，上述反应的△H

不改变

（填“增大”“减小”或“不改变”）．
（2）甲烷在高温下与水蒸气反应的方程式为：CH₄+H₂O=CO+3H₂．已知部分物质燃烧的热化学方程式如下：
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ•mol^-1
又知1molH₂O（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

．
（3）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（填化学式），生成该沉淀的离子方程式为

2NH₃•H₂O+Cu²⁺=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺

．已知25℃时K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sP[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20．
（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为电解质溶液制造新型燃烧电池．请写出该电池的正极反应式

N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺

．
（5）某温度（t℃）时，测得0.01mol•L^-1的NaOH溶液的pH=11．在此温度下，将pH=a的H₂SO₄溶液V_aL与pH=b的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液为中性，且a+b=12，则V_a：V_b=

1：10

．
（6）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（NH₄⁺）=c（Cl^-）．则溶液显

中

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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（2012•中山模拟）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，则平衡

向左

一移动（填“向左”“向右”或“不”，下同），反应的△H

不变

（填“增大…‘减小”或“不变”）．使用催化剂则平衡

不

移动，反应的△H

不变

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）已知：O₂（g）═O₂⁺（g）+eˉ△H₁=+1175.7kJ/mol
PtF₆（g）+e-⇌PtF₆ˉ （g）△H₂=-771.1kJ/mol
O₂⁺PtF₆ˉ（s）═O₂⁺（g）+PtF₆ˉ（g）△H₃=+482.2kJ/mol
则反应O₂（g）+PtF₆（g）═O₂⁺PtF₆ˉ（S）的△H=

-77.6 kJ/mol

．
（3）在25℃下，向浓度均为0.1mol/L的MgCl₂和CuCl₂混合溶液中逐滴加入氨水，生成

Cu（OH）₂

沉淀（填化学式），生成该沉淀的离子方程式为

2NH₃•H₂O+Cu²⁺=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺

．
已知25℃时K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10ˉ¹¹，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10ˉ²⁰．
（4）7℃、1.01×10⁵Pa，密闭容器中N₂O₄和NO₂的混合气体达到平衡时，c（NO₂）=0.0300mol/L、c（N₂O₄）=0.0120mol/L．计算反应2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）的平衡常数K值为

13.3

．（保留至0.1）

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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）合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g），该反应为放热反应，若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，则平衡

向左

移动（填“向左”“向右”或“不”）；使用催化剂，上述反应的△H

不改变

（填“增大”“减小”或“不改变”）．
（2）已知在400℃时，N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）的K=0.5，则①2NH₃（g）⇌N₂（g）+3H₂（g）的K=

2

（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4mol、2mol、4mol；则此时反应v（N₂）_正

=

v（N₂）_逆（填：“＞”、“＜”、“=”或“不能确定”）
（3）在三个相同容器中各充入1 molN₂和3molH₂，在某一不同条件下反应并达到平衡，氨的体积分数随时间变化曲线如图．下列说法正确的是

D

（填序号）．

A．图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且P₂＞P_l
B．图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响，且P_l＞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，催化剂性能，1＞2．

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（2012•揭阳一模）化学与科学、技术、社会和环境密切相关．下列有关说法中错误的是（　　）

A．甲烷和乙醇的燃烧热分别是891.0 kJ?mol^-1、1366.8 kJ?mol^-1，利用甲烷更“低碳”

B．常温下，反应C（s）+CO₂（g）=2CO（g）不能自发进行，则该反应的△H＞0

C．氢氧燃料电池发电，比氢气直接在空气中燃烧发电能量转换率高

D．合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，加入催化剂能加快反应速率并提高转化率

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已知299K时，合成氨反应 N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H=-92.0kJ/mol，将此温度下的1mol N₂ 和3mol H₂ 放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量为（忽略能量损失）（　　）

A．一定大于92.0kJ

B．一定等于92.0kJ

C．一定小于92.0kJ

D．不能确定

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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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（2011•枣庄模拟）氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．请回答下列问题：
（1）常温下，某氨水的pH=12，则水电离的c（OH^-）=

1×10^-12mol/L

．若向该氨水中加入等体积、等物质的量浓度的盐酸，此时溶液中水电离的程度

大于

（填“大于”、“等于”或“小于”）氨水中水的电离程度．
（2）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，则平衡

向左

移动（填“向左”、“向右”或“不”）．
（3）一定温度下，在密闭容器中可发生下列反应：2N₂O₅（g）⇌4NO₂（g）+O₂（g）．下表为反应在T₁温度下的部分实验数据：

T/s	0	500	1000
c（N₂O₅）/mol•L^-1	5.00	3.50	2.42

则500s内N₂O₅的分解速度v（N₂O₅）=

3×10^-3mol•L^-1•s^-1

；降温至T₂，反应进行1000s时测得c（NO₂）=4.98mol•L^-1，则反应
N₂O₅（g）⇌NO₂（g）+O₂（g）的△H

＜

0．（填“＞”、“=”、“＜”）．
（4）最近美国Simons等科学家发明了使NH₃直接用于燃料电池的方法，其装置用铂黑作电极、加入电解质溶液中，一个电极通入空气，另一电极通入NH₃．其电池反应式为：4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O．你认为电解质溶液应显

碱性

（填“酸性”、“中性”或“碱性”），写出正极的电极反应方程式

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

．

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合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）

2NH₃（g）△H＜0 具有重要的意义．
（1）该反应的化学平衡常数表达式是K=

[NH3]2

[N2][H2]3

[NH3]2

[N2][H2]3

．
（2）该反应的化学平衡常数K与温度T的关系如下表所示：

T/K	473	573	673	…
K	4.4×10^-2	K₁	K₂	…

其中，K₁

＞

K₂（填“＞”、“=”或“＜”）．

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下列说法中，正确的是（　　）

A、对于△S＞0的反应，若在任何条件下均能自发进行，则该反应△H＞0

B、氢氧燃料电池比氢气直接在空气中燃烧能量转换率高

C、合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）；△H＞0，加入催化剂能提高转化率

D、pH=2和pH=4的两种酸混合，其混合后溶液的pH值一定在2～4之间

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合成氨反应N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）答案解析