11.氨是一種重要的化工原料,氨的合成和應(yīng)用是當(dāng)前的重要研究?jī)?nèi)容之一.
(1)傳統(tǒng)哈伯法合成氨工藝中相關(guān)的反應(yīng)式為:N2(g)+3H2(g)$?_{△}^{催化劑}$2NH3(g),△H<0
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為:K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})•{c}^{3}({H}_{2})}$.升高溫度,K值減。ㄌ睢霸龃蟆薄皽p小”或“不變”).
②不同溫度、壓強(qiáng)下,合成氨平衡體系中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)見下表(N2和H2的起始物質(zhì)的量之比為1:3).分析表中數(shù)據(jù),200℃、100MPa(填溫度和壓強(qiáng))時(shí)H2轉(zhuǎn)化率最高,實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中不選用該條件的主要原因是壓強(qiáng)太高生產(chǎn)設(shè)備條件難以實(shí)現(xiàn).

氨的平衡(MP)含量%壓強(qiáng)溫度(℃)
0.110203060100
20015.381.586.489.995.498.8
3002.252.064.271.084.292.6
4000.425.138.247.065.279.8
5000.110.619.126.442.257.5
6000.054.59.113.823.131.4
③下列關(guān)于合成氨說(shuō)法正確是B(填字母)
A.使用催化劑可以提高氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率
B.尋找常溫下的合適催化劑是未來(lái)研究的方向
C.由于△H<0、△S>0,故合成氨反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行
(2)最近美國(guó)Simons等科學(xué)家發(fā)明了不必使氨先裂化為氫就可直接用于燃料電池的方法.其裝置為用鉑黑作為電極,加入堿性電解質(zhì)溶液中,一個(gè)電極通入空氣,另一電極通入氨氣.其電池反應(yīng)為4NH3+3O2=2N2+6H2O,寫出負(fù)極電極反應(yīng)式2NH3-6e-+6OH-=N2+3H2O.

分析 (1)①平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積;根據(jù)溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響判斷平衡常數(shù)的變化;
②H2轉(zhuǎn)化率最高時(shí),氨氣的含量最大;
③A.催化劑不影響平衡移動(dòng);
B.尋找常溫下的合適催化劑可減少能量的消耗;
C.此反應(yīng)為熵減的反應(yīng),即△S<0;
(2)氨氣為堿性氣體,易與酸反應(yīng),應(yīng)用堿性電解質(zhì),負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng).

解答 解:(1)①根據(jù)化學(xué)方程式可寫出平衡常數(shù)為k=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})•{c}^{3}({H}_{2})}$,由于反應(yīng)放熱,升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則平衡常數(shù)減小,故答案為:k=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})•{c}^{3}({H}_{2})}$;減;
②200℃、100MPa時(shí)氨氣的含量最大,則H2轉(zhuǎn)化率最高,但實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中壓強(qiáng)不能太大,因壓強(qiáng)太高,對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求也高,難以實(shí)現(xiàn),故答案為:200℃、100MPa;壓強(qiáng)太高,對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求也高,難以實(shí)現(xiàn);
③A.催化劑不影響平衡移動(dòng),故A錯(cuò)誤;
B.尋找常溫下的合適催化劑可減少能量的消耗,為研究的主要方向,故B正確;
C.△S<0,需在一定溫度下才能進(jìn)行,故C錯(cuò)誤;故答案為:B;
(2)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),氨氣被氧化生產(chǎn)氮?dú)猓姌O反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O,故答案為:2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡、電化學(xué)等知識(shí),題目難度中等,本題影響化學(xué)平衡的因素,把握電極反應(yīng)式的書寫.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

1.①Cl2比S容易與H2化合;   
②Cl2能從Na2S溶液中置換出S;  
③HClO3酸性比H2SO3的酸性強(qiáng);
④與Fe反應(yīng)時(shí)Cl2能生成高價(jià)鐵化合物,S只能生成低價(jià)鐵化合物;
⑤Cl2熔沸點(diǎn)比S的低.
能說(shuō)明Cl比S的非金屬性強(qiáng)是( 。
A.只有④B.①②④C.①②③④D.①②③④⑤

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

2.a(chǎn)X(g)+bY(g)?cZ(g)+dW(g)在一定體積的密閉容器中反應(yīng)5min達(dá)到平衡時(shí),X減少n mol•L-1,Y減少$\frac{n}{3}$ mol•L-1,Z增加$\frac{2n}{3}$ mol•L-1.若將體系壓強(qiáng)增大,W的百分含量不發(fā)生變化.則化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比a:b:c:d應(yīng)為( 。
A.3:1:2:1B.1:3:2:2C.3:1:2:2D.1:3:1:2

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

19.下列物質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律與分子間作用力有關(guān)的是( 。
A.HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱
B.金剛石的硬度大于硅,其熔、沸點(diǎn)也高于硅
C.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點(diǎn)依次降低
D.F2、Cl2、Br2、I2的沸點(diǎn)依次升高

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:多選題

6.若只改變下列中的一個(gè)條件,能使N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)的是( 。
A.升高溫度B.增大壓強(qiáng)C.增大NH3的濃度D.使用催化劑

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

16.元素周期表是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具.如圖是元素周期表中的一格,以下對(duì)該圖信息的解讀中,不正確的是( 。
A.該元素的原子序數(shù)為6
B.該元素所有原子的質(zhì)子數(shù)均為6
C.該元素的相對(duì)原子質(zhì)量為12.01
D.該元素沒有同位素,所有原子的中子數(shù)均為6

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

3.下列有關(guān)電化學(xué)原理的說(shuō)法中,錯(cuò)誤的是( 。
A.在現(xiàn)實(shí)生活中,電化學(xué)腐蝕要比化學(xué)腐蝕嚴(yán)重的多,危害更大
B.在銅的精煉裝置中,通常用粗銅作作陽(yáng)極,精銅作陰極
C.氯堿工業(yè),主要依托電解熔融的氯化鈉來(lái)制取工業(yè)上重要的化工原料燒堿和氯氣
D.可充電的電池稱“二次電池”,在充電時(shí),是將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能,在放電時(shí),又將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

20.某混合溶液中可能含有下列離子中的若干種:${NH}_{4}^{+}$、Al3+、Fe2+、Fe3+、${SO}_{4}^{2-}$、${NO}_{2}^{-}$、${NO}_{3}^{-}$、${CO}_{3}^{2-}$,現(xiàn)取三份20mL該溶液于錐形瓶,分別進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn),以下說(shuō)法不正確的是( 。
A.由實(shí)驗(yàn)①可推斷原混合溶液中一定不存在${NO}_{2}^{-}$、${CO}_{3}^{2-}$
B.由實(shí)驗(yàn)①③可推斷原混合溶液中一定存在Fe2+,一定不存在${NO}_{3}^{-}$
C.原混合溶液中肯定存在${NH}_{4}^{+}$、Fe2+、${SO}_{4}^{2-}$
D.如果給出m、V的具體數(shù)據(jù),可以確定Al3+、Fe3+是否存在

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

8.固定和利用CO2能有效地利用資源,并減少空氣中的溫室氣體.工業(yè)上有一種用CO2來(lái)生產(chǎn)甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)+49kJ.某科學(xué)實(shí)驗(yàn)將6molCO2和8molH2充入2L的密閉容器中,測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖實(shí)線所示.a(chǎn),b,c,d括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)表示坐標(biāo).
(1)0~a,a~b,b~c,c~d四段中,平均反應(yīng)速率最大的時(shí)間段是0~a,該時(shí)間段內(nèi)H2的平均反應(yīng)速率是1mol/(L•min).
(2)平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是多少?反應(yīng)前后容器內(nèi)的壓強(qiáng)比時(shí)多少?(請(qǐng)按計(jì)算題格式在答題卡上作答)

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