合成氨工艺对国民经济和社会发展具有重要 意义答案解析

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合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要意义．对于密闭容器中的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所示．下列叙述正确的是（　　）

A．a点的正反应速率比b点的小

B．d点和e点n（N₂）不相等

C．c点反应达平衡

D．d点的正反应速率与e点正反应速率相等

科目：gzhx 来源：2013届福建省、二中高一下学期联考化学试卷 题型：选择题

科目：gzhx 来源：2010-2011学年福建省三明一中、三明二中联考高一（下）期末化学试卷（解析版） 题型：选择题

合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要意义．对于密闭容器中的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所示．下列叙述正确的是（ ）

A．a点的正反应速率比b点的小
B．d点和e点n（N₂）不相等
C．c点反应达平衡
D．d点的正反应速率与e点正反应速率相等

科目：gzhx 来源：不详 题型：单选题

合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要意义．对于密闭容器中的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所示．下列叙述正确的是（　　）

A．a点的正反应速率比b点的小

B．d点和e点n（N2）不相等

C．c点反应达平衡

D．d点的正反应速率与e点正反应速率相等

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科目：gzhx 来源：09-10年度沈阳市重点高中高一下学期联考化学卷 题型：单选题

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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）+Q，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的小

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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（2012•淄博一模）合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义，下图是工业合成氨的简要流程示意图．

（1）合成氨的原料气往往混有CO₂等杂质，在进入合成塔之前需净化，净化的原因是

防止催化剂中毒

防止催化剂中毒

．
（2）工业上合成氨选择的适宜条件是：以铁为主的催化剂、

400～500℃

400～500℃

、

10～30Mpa

10～30Mpa

．
（3）沿X路线进入合成塔的物质是

N₂和H₂

N₂和H₂

，这样设计的意义是

未反应的氮气和氢气循环进入合成塔，使氮气和氢气得到充分利用

未反应的氮气和氢气循环进入合成塔，使氮气和氢气得到充分利用

．
（4）目前工业制硝酸所采用的主要方法是

氨催化氧化法

氨催化氧化法

．

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合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义． 合成塔中发生反应为：
N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H＜0
（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）△H＞0
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=

1

1

．
②保持温度不变，向上述平衡体系中再加入0.1mol CO，当反应重新建立平衡时，水蒸气的总转化率α （H₂O）

50%

50%

．
（2）下表为不同温度下合成氨反应的平衡常数．由表可推知T₁

＜

＜

573K（填“＞”、“＜”或“=”）．

T/K	T1	573	T2
K	1.00×107	2.45×105	1.88×103

（3）673K，30MPa下n（NH₃） 和n（H₂） 随时间变化的关系如图所示依据上图，下列有关叙述正确的是（填写序号）

ACD

ACD

．
A．c点表示n（NH₃）和n （H₂）相等
B．c点表示NH₃生成速率与NH₃分解速率相同
C．e点和d点时反应的平衡常数相同
D．c点时正反应速率大于逆反应速率
（4）用NO₂溶于水制硝酸：3NO₂+H₂O⇌2HNO₃+NO．从生产流程看，吸收塔中需要补充空气，其原因用化学平衡移动的理论进行解释是

充入空气，NO转化为NO₂，降低NO的浓度，增大NO₂的浓度，平衡向正反应移动，有利于提高原料利用率

充入空气，NO转化为NO₂，降低NO的浓度，增大NO₂的浓度，平衡向正反应移动，有利于提高原料利用率

．
（5）硝酸厂的尾气含有氮氧化物，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氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：
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：

CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）+N₂（g）△H=-867kJ/mol

CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）+N₂（g）△H=-867kJ/mol

．

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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）；△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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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），△H＜0，673K，30MPa下n（NH₃）和n（H₂）随时间变化的关系如图所示．下列叙述正确的是（　　）

A、点a的n（H₂）和点b的n（NH₃）比值为3：2

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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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）（正反应为放热反应），673K、30MPa下，n（NH₃）和n（H₂）随时间 t变化的关系如图所示．下列叙述中，正确的是（　　）

A．点c处正反应速率和逆反应速率相等

B．点a的正反应速率比点b的大

C．点d（t₁时刻）和点e（t₂时刻）处n（N₂）不同

D．在t₂时刻，正反应速率大于逆反应速率

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合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义．其原理为：
N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol   据此回答以下问题：
（1）合成氨工业采取的下列措施中，不能用勒沙特列原理解释的是

②③

②③

（填序号）．
①反应压强为20Mpa～50Mpa   ②500℃的高温    ③铁触媒作催化剂   ④将生成的氨液化并及时从体系中分离出来，未反应的N₂、H₂循环到合成塔中．
（2）一定条件下NH₃的平衡体积分数随n（N₂）变化如图所示（T-温度）．则T₂

＜

＜

T₁（填＞、=、＜），判断的依据是：

合成氨反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，NH₃的体积分数下降，所以T₁＞T₂

合成氨反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，NH₃的体积分数下降，所以T₁＞T₂

（3）合成氨气所需的氢气可以由水煤气分离得到．涉及反应信息如下：
反应一：C（s）+H₂O（g）⇌H₂（g）+CO（g） 　 平衡常数K₁
反应二：CO（g）+H₂O（g）⇌H₂（g）+CO₂（g）  平衡常数K₂
①K₁的表达式：K₁=

c(H2)•c(CO)

c(H2O)

．

c(H2)•c(CO)

c(H2O)

．

②将一定量的H₂O（g）和CO（g）分别通入到体积为1L的密闭容器中，在不同条件下进行反应，得到以下三组数据：

实验组别	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		H2O	CO	H2	CO
1	650	1	2	0.8	1.2	5
2	900	0.5	1	0.2	0.8	3
3	T	a	b	c	d	t

（Ⅰ）实验1中，用CO₂表示反应开始到平衡的平均反应速率为

0.16 mol•L^-1•min^-1

0.16 mol•L^-1•min^-1

（Ⅱ） 在实验3，当a=0.5、b=1时，要使c、d数据与实验2相同，且t＜3，可以采取的措施为

D

D

（填序号）
A．其它条件不变温度T＜900℃B．其它条件不变温度T＞900℃
C．充入一定量氖气                    D．使用高效催化剂
（Ⅲ）对于反应二，当升高温度时K₂

减小

减小

（填“增大”、“减小”或“不变”）．

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（2008•闵行区模拟）合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义，合成氨气所需的氢气可以由水煤气分离得到．涉及反应信息如下：
反应①：C（s）+H₂O（g）H₂（g）+CO（g） 　 平衡常数K₁
反应②：平衡常数 K₂=

[H2]•[CO2]

[CO]•[H2O]

（1）K₁的表达式：K₁=

C(H2)C(CO)

C(H2O)

C(H2)C(CO)

C(H2O)

；反应②的化学方程式为

CO+H₂OH₂+CO₂

CO+H₂OH₂+CO₂

．
（2）在恒容时，对反应①，不能判断该反应达到化学平衡状态的是

D

D

（填序号）．
A．容器中压强不变 　       B．混合气体中CO浓度不变
C．υ（H₂）_正=υ（H₂O）_逆       D．c（H₂O）=c（CO）
（3）将一定量的H₂O（g）和CO（g）分别通入到体积为1L的密闭容器中，在不同条件下进行反应，得到以下三组数据：

实验组别	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		H2O	CO	H2	CO
1	650	1	2	0.8	1.2	5
2	900	0.5	1	0.2	0.8	3
3	T	a	b	c	d	t

（Ⅰ）实验1中，用CO₂表示反应开始到平衡的平均反应速率为

0.16mol/（L•min）

0.16mol/（L•min）

；
（Ⅱ）在实验3，当a=0.5、b=1时，要使c、d数据与实验2相同，且t＜3，可以采取的措施为

D

D

（填序号）
A．其它条件不变温度T＜900℃B．其它条件不变温度T＞900℃
C．充入一定量氖气              D．使用高效催化剂
（Ⅲ）对于反应②，当升高温度时K₂

减小

减小

（填“增大”、“减小”或“不变”）．

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合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义．其原理为：
N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol，据此回答以下问题：
（1）下列有关该反应速率的叙述，正确的是（选填序号）

ad

ad

．
a．升高温度可以增大活化分子百分数，加快反应速率
b．增大压强不能增大活化分子百分数，所以不可以加快反应速率
c．使用催化剂可以使反应物分子平均能量升高，加快反应速率
d．在质量一定的情况下，催化剂颗粒的表面积大小，对反应速率有显著影响
（2）①该反应的化学平衡常数表达式为K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

．
②根据温度对化学平衡的影响规律可知，对于该反应，温度越高，其平衡常数的值越

小

小

（3）某温度下，若把10mol N₂与30mol H₂ 置于体积为10L的密闭容器内，反应达到平衡状态时，测得平衡混合气体中氨的体积分数为20%，则该温度下反应的K=

1

12

1

12

（可用分数表示）．能说明该反应达到化学平衡状态的是

bd

bd

（填字母）．
a．容器内的密度保持不变               b．容器内压强保持不变
c．υ_正（N₂）=2υ_逆（NH₃）             d．混合气体中 c（NH₃）不变
（4）对于合成氨反应而言，下列有关图象一定正确的是（选填序号）

ac

ac

．


（5）相同温度下，有恒容密闭容器A和恒压密闭容器B，两容器中均充入1mol N₂和3molH₂，此时两容器的体积相等．在一定条件下反应达到平衡状态，A中NH₃的体积分数为a，放出热量Q₁kJ；B中NH₃的体积分数为b，放出热量Q₂kJ．则：
a

＜

＜

b（填＞、=、＜），Q₁

＜

＜

 Q₂（填＞、=、＜），Q₁

＜

＜

92.4（填＞、=、＜）．

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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）△H＜0，673K、30MPa下n（NH₃）和n（H₂）随时间变化的关系如图所示．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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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），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e的正反应速率比点d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）相同

D．在给定条件下，t₁时刻NH₃的含量达到最高