哈伯发明用氮气和氢气合成氨的方法，获得了1918年诺贝尔化学奖。其原理为，________(填“>”“<”或“=”)0。(1)下列关于工业合成氨的说-组卷网

题型：解答题-原理综合题难度：0.65 引用次数：252 题号：11251576

哈伯发明用氮气和氢气合成氨的方法，获得了1918年诺贝尔化学奖。其原理为

，

________(填“>”“<”或“=”)0。
(1)下列关于工业合成氨的说法不正确的是__________(填标号)。
A．因为

，所以该反应一定能自发进行
B．采用高压是为了增大反应速率，但会使反应物的转化率降低
C．在高温下进行是为了提高反应物的转化率
D．使用催化剂增大反应速率是因为催化剂降低了反应的活化能
(2)在恒温恒容密闭容器中进行合成氨的反应，下列能说明该反应已达到平衡状态的是________(填标号)。
a．容器内

、

的浓度之比为1∶3∶2
b．

c．容器内压强保持不变
d．混合气体的密度保持不变
(3)工业上合成氨的部分工艺流程如图：

请用平衡移动原理解释在工艺流程中及时分离出氨气和将

分离后的原料气循环使用的原因___________________。
(4)某科研小组研究在其他条件不变的情况下，改变起始时氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响。实验结果如图所示(图中T表示温度，n表示

的物质的量)。
①图中

和

的关系：

________(填“>”“<”或“=”)

。
②a、b、c、d四点所处的平衡状态中，

的转化率最高的是__________(填字母)。

(5)恒温下，向一个4L的密闭容器中充入5.2mol

和2mol

，反应过程中对

的浓度进行测定，得到的数据如表所示：

时间/min	5	10	15	20	25	30
	0.08	0.14	0.18	0.20	0.20	0.20

①此条件下该反应的化学平衡常数

________。
②若维持容器容积不变，温度不变，向原平衡体系中加入

、

和

各4mol，化学平衡将向_______(填“正”或“逆”)反应方向移动。
(6)已知：

写出氨气催化氧化生成NO和水蒸气的热化学方程式________________。

19-20高二·全国·课时练习查看更多[3]

更新时间：2020-10-05 13:46:58 |

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【知识点】盖斯定律与热化学方程式解读化学平衡常数的有关计算解读与物质百分含量变化有关图像的分析解读合成氨条件的选择解读

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解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)

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解题方法

热化学与化学平衡

【推荐1】工业上在合成塔中采用下列反应合成甲醇:
CO(g)+2H₂(g)

CH₃OH(g) △H=Q kJ/mol
(1) 下表所列数据是该可逆反应在不同温度下的化学平衡常数(K)

温度	250℃	300℃	350℃
K	2．041	0．270	0．012

①由表中数据判△H__________0(填“>”、“<”或“=” )，该反应在________（填“较高”或“较低”）温度下有利于自发进行。
②某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡测得c(CO)=0. 2mol/L，此时对应的温度为________;CO的转化率为_________。
(2) 要提高CO的转化率且提高反应速率，可以采取的措施是__________(填字母序号)。
a、升温 b、加入催化剂 c、增加CO的浓度
d、通入H₂加压 e、通入惰性气体加压 f、分离出甲醇
(3) 已知一定条件下，CO与H₂在催化剂的作用下生成5molCH₃OH时，能量的变化为454 kJ。在该条件下，向容积相同的3个密闭容器中，按照甲、乙、丙三种不同的投料方式加入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下:

容器		甲	乙	丙
反应物投入量		1molCO 2molH₂	1molCH₃OH	2molCH₃OH
平衡时数据	CH₃OH的浓度（mol·L^-1）	c₁	c₂	c₃
	反应吸收或放出的能量（KJ）	a	b	c
	体系压强（Pa）	P₁	P₂	P₃
	反应物转化率	α₁	α₂	α₃

下列说法正确的是_________________________
A 、2c₁>c₃ B、a+b<90. 8 C、2P₂< P₃ D、 α₁+α₃<1

2017-05-18更新 | 154次组卷

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解题方法

热化学与化学平衡

【推荐2】甲醇是重要的有机化工原料，目前世界甲醇年产量超过2.1×10⁷吨，在能源紧张的今天，甲醇的需求也在增大。
甲醇的合成方法是：i.CO(g)＋2H₂(g)

CH₃OH(g) ΔH=-90.1kJ·mol^-1
另外：ii.2CO(g)＋O₂(g)=2CO₂(g) ΔH=-566.0kJ·mol^-1
iii.2H₂(g)＋O₂(g)=2H₂O(l) ΔH=-572.0kJ·mol^-1
若混合气体中有二氧化碳存在时，一定温度下还发生下列反应：
iv.CO₂(g)＋H₂(g)

CO(g)＋H₂O(g)ΔH=41.1kJ·mol^-1
(1)甲醇的燃烧热为_______kJ·mol^-1。
(2)若反应在密闭恒容绝热容器中进行，对反应(ⅳ)中CO₂的转化率的影响是_______。
a.增大 b.减小 c.无影响 d.无法判断
(3)如图是温度、压强与反应(ⅰ)中CO转化率的关系：

①反应(ⅰ)平衡常数的表达式为K=_______。
②由图象可知，较低温度时，CO转化率对_______(选填“温度”或“压强”)敏感。
③由图象可知，温度越低，压强越大，CO转化率越高，但实际生产往往采用300～400℃和10MPa的条件，其原因是_______。
(4)在一容积为2L的密闭容器内加入2mol的CO和6mol的H₂，在一定条件下发生反应i.该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示：

①由图可知反应在t₁、t₃、t₇时都达到了平衡，而在t₂、t₈时都改变了条件，试判断t₈时改变的条件可能是_______。
②若t₄时降压，t₅时达到平衡，t₆时增大反应物的浓度，请在图中画出t₄～t₆时逆反应速率与时间的关系曲线_______。

2022-11-02更新 | 118次组卷

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解题方法

反应热的计算 “建模、解模”分析法在化学平衡移动结果判断中的应用

【推荐3】科学家分析，地球原始大气中的COS（羰基硫）对氨基酸缩合形成多肽的反应有催化作用，对生命起源起到重要作用。
(1)写出COS的电子式___，C与O形成共价键时，共用电子对会偏向___原子，判断依据是___。
(2)已知COS(g)＋H₂O(g)

H₂S(g)＋CO₂(g) △H₁=－34kJ/mol
CO(g)＋H₂O(g)

H₂(g)＋CO₂(g) △H₂=－41kJ/mol
写出H₂S与CO反应生成COS的热化学方程式___。
100℃时将CO与H₂S按物质的量比为1∶1充入反应器中，达平衡后CO的转化率α=33.3%，此时反应的平衡常数K=___。
(3)在充有催化剂的恒压密闭容器中进行反应。设起始充入的n(CO)∶n(H₂S)=m，相同时间内测得H₂S转化率与m和温度（T）的关系如图所示。

①m₁___m₂（填＞、＜或＝）
②温度高于T₀时，H₂S转化率减小的可能原因为___。
a．反应停止了
b．反应的△H变大
c．反应达到平衡
d．催化剂活性降低

2020-05-22更新 | 29次组卷

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解题方法

实际化工生产中反应条件的控制化学平衡常数的计算

【推荐1】I．甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：①

②

反应③

的

___________

，平衡常数

___________(用

表示)。
II．反应

在工业上有重要应用。
(2)该反应在不同温度下的平衡常数如表所示。

温度	700	800	830	1000
平衡常数

①反应的

___________0(填“>”“<”或“=”)。
②反应常在较高温度下进行，该措施的优缺点是___________。
(3)该反应常在

膜反应器中进行，其工作原理如图所示。

①利用平衡移动原理解释反应器存在

膜时具有更高转化率的原因是___________。
②某温度下，

在

膜表面上的解离过程存在如下平衡：

，其正反应的活化能远小于逆反应的活化能。下列说法错误的是___________。
A．

膜对气体分子的透过具有选择性
B．过程2的

C．加快

膜内H原子迁移有利于

的解离
D．H原子在

膜表面上结合为

的过程为放热反应
(4)恒定总压

和水碳比

投料，在一定条件下达到平衡时

和

的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表：在该条件下，水煤气变换反应的分压平衡常数

___________。


条件

2024-02-21更新 | 83次组卷

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解题方法

化学平衡与电解质溶液

【推荐2】

催化加氢制甲醇，有利于减少

温室气体，其合成总反应可表示为：

。回答下列问题：
(1)某温度下，恒容密闭容器中，

和

的起始浓度分别为amol•L^-1和3amol•L^-1，反应平衡时，

的转化率为

，则该温度下反应平衡常数的值为_______。
(2)恒压下，

和

的起始物质的量比为1∶3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出

。

①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为_______。
②P点甲醇产率高于T点的原因为_______。
(3)合成总反应在起始物

=3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为

。在t=250℃下的

、在p=5×10⁵pa下的

如图所示。

①图中对应等温过程的曲线是_______(填“M”或“N”)。
②图中a、b、c三点对应的平衡常数分别为

、

，则

、

的数值由大到小的顺序为_______。
(4)已知：

的

，H₂CO₃的

，

。工业生产尾气中的

捕获技术之一是氨水溶液吸收技术，工艺流程是将烟气冷却至20℃后用氨水吸收过量的

。吸收反应的化学方程式为_______，所得溶液显_______(填“酸性”“碱性”或“中性”，不考虑二氧化碳的溶解)。

2023-01-11更新 | 182次组卷

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解题方法

热化学与化学平衡

【推荐3】合成气是H₂和CO的混合气体，工业上可以用于合成氨、生产低级醇等，请回答下列相关问题。
(1)sparg工艺是生产合成气的方法之一，该方法可将甲烷和二氧化碳在高温下转化为H₂和CO，该反应的化学方程式为___________。
(2)工业生产中用合成气合成乙醇的反应为2CO(g)+4H₂(g)⇌C₂H₅OH(g)+H₂O(g) △H=akJ/mol①生产过程中会发生副反应2CO(g)+3H₂(g)⇌CH₃CHO(g)+H₂O(g) △H=b kJ/mol②
又已知2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g) △H=ckJ/mol③
则C₂H₅OH(g)催化氧化生成CH₃CHO(g)和水蒸气的热化学方程式为__________________。
(3)向2L的恒温恒容密闭容器中充入4 molCO和6molH₂，若只发生反应①，达平衡时容器中压强是起始压强的0.6倍，则CO的平衡转化率为___________，该温度下反应①的平衡常数等于___________。下列选项不能证明反应①达到平衡状态的是___________(填标号)。
A.混合气体的平均分子量不再改变
B混合气体的密度不再改变
C.CO和H₂的物质的量之比不再改变
D.每断开4 molH－H键的同时断开3 mol H－O键
(4)以醋酸为溶剂，甲醇与合成气可以转化为乙醇，同时会生成醚类、酯类等副产物，下图是醋酸与甲醇的质量比对生产的影响，则工业生产中醋酸与甲醇的最佳质量比是___________。随着醋酸和甲醇的质量比增大，一定范围内甲醇的转化率升高而醚类选择性降低的原因可能是___________(从平衡移动角度解释)。

2019-02-23更新 | 106次组卷

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解题方法

化学平衡常数的计算转化率、产率计算

【推荐1】氮的氧化物是造成大气污染的主要物质，研究NO_x的转化具有重要意义。
(1)已知：NO氢化反应2NO(g)+2H₂(g)

2H₂O(g)+N₂(g) ΔH，物质的标准生成热是常用的化学热力学数据，可用来计算反应热。ΔH=生成物标准生成热总和-反应物标准生成热总和

物质	NO(g)	H₂(g)	H₂O(g)	N₂(g)
标准生成热(kJ·mol^-1)	90.25	0	-241.8	0

①ΔH=____kJ·mol^-1，已知该反应能自发进行，则所需条件为____(高温、低温、任意温度)。
②一定体积密闭容器中，既能加快反应速率又能提高NO平衡转化率的方法是____。
③某温度下，等物质的量的NO和H₂在恒容密闭容器中发生反应，起始压强为100 kPa。
达平衡时，总压减少20%，NO的转化率为___，该反应的平衡常数K_p=___。
(2)NO氧化反应：2NO(g)+O₂(g)

2NO₂(g)分两步进行。
Ⅰ．2NO(g)→N₂O₂(g) ΔH₁
Ⅱ．N₂O₂(g)+O₂(g)→2NO₂(g) ΔH₂，其反应过程能量变化示意图如图1。

①决定NO氧化反应速率的步骤是___(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O₂气体，保持其他条件不变，控制反应温度分别为T₃和T₄(T₄＞T₃)，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图2。转化相同量的NO，在温度___(填“T₃”或“T₄”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图(图1)分析其原因：___。

2022-05-22更新 | 347次组卷

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解题方法

化学平衡常数的计算转化率、产率计算

【推荐2】甲烷以天然气和可燃冰两种主要形式存在于地球上，储量巨大，充分利用甲烷对人类的未来发展具有重要意义。
(1)乙炔(CH≡CH)是重要的化工原料。工业上可用甲烷裂解法制取乙炔，反应为：2CH₄(g)

C₂H₂(g)+3H₂(g)。甲烷裂解时还发生副反应：2CH₄(g)

C₂H₄(g)+2H₂(g)。甲烷裂解时，几种气体平衡时分压(Pa)的对数即lgP与温度(℃)之间的关系如图所示。

①1725℃时，向恒容密闭容器中充入CH₄，达到平衡时CH₄生成C₂H₂的平衡转化率为_______。
②1725℃时，若图中H₂的lgp=5，则反应2CH₄(g)

C₂H₂(g)+3H₂(g)的平衡常数K_p=_________(注：用平衡分压Pa代替平衡浓度mol/L进行计算)。
③根据图判断，2CH₄(g)

C₂H₂(g)+3H₂(g)△H_____0(填“＞”或“＜”)。由图可知，甲烷裂解制乙炔过程中有副产物乙烯生成。为提高甲烷制乙炔的产率，除改变温度外，还可采取的措施有_______。
(2)工业上用甲烷和水蒸气在高温和催化剂存在的条件下制得合成气(CO、H₂)，发生反应为：CH₄(g)+H₂O(g)

CO(g)+3H₂(g)△H＞0，图中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1MPa、2MPa时甲烷含量曲线，其中表示1MPa的是________(填字母)。在实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件，运用化学反应速率和平衡知识，同时考虑实际生产，说明选择该反应条件的主要原因是__________。

2020-11-05更新 | 178次组卷

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解题方法

“建模、解模”分析法在化学平衡移动结果判断中的应用根据化学平衡图像进行相关计算

【推荐3】二甲醚是一种重要的清洁燃料，工业上可以通过

、合成气(主要成分是一氧化碳和氢气)制得。
Ⅰ．

分子间脱水制二甲醚

。在

℃，恒容密闭容器中建立上述平衡，体系中各组分浓度随时间变化如图所示。

(1)

时刻反应达平衡后，其他条件不变，升高温度，平衡_____(填“向右”、“向左”或“不发生”)移动，

将_____(填“增大”或“减小”)
(2)相同条件下，若改变起始浓度，某时刻各组分浓度依次为

、

，此时

_____

(填“>”、“<”或“=”)。
Ⅱ．合成气制取二甲醚的原理如下：
反应1：

反应2：

(3)500K时，在2L密闭容器中充入4molCO和8mol

，4min达到平衡，平衡时CO的转化率为80%，且

，则反应2中

的转化率

_____，反应1的平衡常数

_____(结果需化成最简比)。
(4)由天然气获得合成气过程中可能发生以下反应：

在一密闭容器中进行上述反应，测得

随反应时间的变化如图所示，10min时，改变的外界条件可能是_____(填代号)

A．压缩体积

B．增大体积

C．升高温度

D．加入催化剂

2023-08-20更新 | 303次组卷

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解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)

解题方法

实际化工生产中反应条件的控制转化率、产率计算

【推荐1】恒温下，将amolN₂与bmolH₂的混合气体通入合成塔中，发生如下反应：N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)；25℃时，K=5×10⁸；450℃时，K=0.152。
(1)若反应进行到某时刻t时，n_t(N₂)=13mol，n_t(NH₃)=6mol，则a的值为_____mol；
(2)K值越大，说明正反应进行的程度越大。而工业实际生产中，没有选择25℃，却选择450℃左右的高温，其原因是____；
(3)反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L(标准状况下)，其中NH₃的含量(体积分数)为25％。则原混合气体中，a：b=_____。
(4)若要提高该反应的化学反应速率，以下提出的方案合理的是___。
A.将高压的氢气和氮气混合气体通入合成塔中
B.将生成的氨气迅速液化分离
C.将没有转化的氢气和氮气循环利用
D.将合成塔中催化剂粉碎成更小的颗粒

2020-04-08更新 | 89次组卷

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解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)

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【推荐2】某小组同学研究合成氨反应及氨水的性质如下：
(1)已知：N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)   ΔH =-92.4 kJ/mol
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)   ΔH =-483.6kJ/mol
则氨气完全燃烧生成氮气和水蒸气的热化学方程式________。
(2)实验室在固定容积的密闭容器中加入1mol氮气和3mol氢气模拟工业合成氨，反应在一定条件下已达到平衡的标志是________。
a．气体的密度不再发生改变                              b．容器内的压强保持不变
c．N₂、H₂、NH₃的浓度不再发生变化                 d．反应停止，正、逆反应的速率都等于零
(3)工业合成氨的反应温度选择500℃左右的原因是_______。
(4)如图是合成氨反应平衡混合气中NH₃的体积分数随温度或压强变化的曲线，图中L(L₁、L₂)、X分别代表温度或压强。其中X代表的是_______(填“温度”或“压强”)，判断L₁、L₂的大小关系：L₁______L₂(填“<”或“>”)。