Question

【題目】課本里介紹的合成氨技術(shù)叫哈伯法，是德國諾貝爾化學(xué)獎獲得者哈伯發(fā)明的。其合成原理為：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H<0，△S<0。

(1)下列關(guān)于工業(yè)合成氨的說法正確的是__________。

A.因為△H<0，所以該反應(yīng)一定能自發(fā)進行

B.因為△S<0，所以該反應(yīng)一定不能自發(fā)進行

C.在高溫下進行是為了提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率

D.使用催化劑不僅可以加快反應(yīng)速率還可以降低反應(yīng)所需的溫度

(2)一定溫度下，在密閉容器中充入1molN2和3molH2并發(fā)生反應(yīng)，若容器容積恒定，達到平衡時，氣體的壓強為原來的，則N2的轉(zhuǎn)化率為______________。

(3)工業(yè)上合成氨的部分工藝流程如下：

請用平衡移動原理來解釋在流程中及時分離出氨氣的原因_____________________________。

(4)某科研小組研究：在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對工業(yè)合成氨反應(yīng)的影響。實驗結(jié)果如圖所示(圖中T表示溫度，n表示H2物質(zhì)的量)。

①圖象中T2和T1的關(guān)系是：T2_______T1(填“>”“<”或“=”)

②a、b、c、d四點所處的平衡狀態(tài)中，反應(yīng)物N2的轉(zhuǎn)化率最高的是___________（填字母）。

(5)恒溫下，往一個4L的密閉容器中充入5.2molH2和2molN2，反應(yīng)過程中對NH3的濃度進行檢測，得到的數(shù)據(jù)如下表所示：

時間/min	5	10	15	20	25	30
c(NH3)/mol·L-1	0.08	0.14	0.18	0.20	0.20	0.20

此條件下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=_______________。

(6)氨氧化法是工業(yè)生產(chǎn)中制取硝酸的主要途徑。

已知：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) △H= -92 kJ·mol-1

N2(g)＋O2(g) 2NO(g) △H= +181 kJ·mol-1

2H2(g)＋O2 (g) 2H2O(g) △H= -484 kJ·mol-1

寫出氨氣催化氧化生成NO和水蒸氣的熱化學(xué)方程式________________________________________。

Answer 1

【答案】D 25% 減少生成物的濃度，促進平衡向正反應(yīng)方向移動 ＜ C 0.1 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H= -906kJ·mol-1

【解析】

（1）只看ΔH或ΔS判斷反應(yīng)能否自發(fā)進行是不夠科學(xué)的，應(yīng)根據(jù)復(fù)合判據(jù)公式：ΔH-TΔS<0，反應(yīng)才能自發(fā)進行，A、B選項錯誤；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫平衡逆反應(yīng)方向移動，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率降低，C選項錯誤；催化劑改變反應(yīng)歷程，降低活化能，降低反應(yīng)所需的溫度，增加單位體積內(nèi)有效碰撞，可以加快反應(yīng)速率，D項正確。

（2）一定溫度密閉容器中，壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比，反應(yīng)后氣體總的物質(zhì)的量：n=（1+3）mol×=3.5mol

n(N2)=0.25mol，N2轉(zhuǎn)化率= 。

（3）及時分離出氨氣，減小產(chǎn)物氨氣的濃度，使平衡正向移動，提高氫氣的轉(zhuǎn)化率。

（4）①合成氨的反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動，氨氣的百分含量降低，故T2<T1；

②其它條件不變，增大反應(yīng)物的濃度，平衡正向移動，另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高， C點氫氣投放最多，氮氣轉(zhuǎn)化率最大。

（5）20秒時已平衡，平衡時NH3濃度等于0.2mol/L， 根據(jù)三段式： 。

（6）由蓋斯定律得②×2＋③×3－①×2：4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H= -906kJ·mol-1。