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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:218 题号:8824475
1909年德国化学家哈伯在实验室首次合成氨,合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,其研究正是基于科学化学反应原理的指导。
(1)已知298K时,N2(g)+3H2(g)2NH3(g),ΔH=–92.2kJ/mol,ΔS=–198.2J/(K·mol),则根据反应进行的方向综合判据,常温下合成氨反应___(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)目前处于研究阶段的化学固氮新方法是N2在催化剂表面与水发生如下反应:
已知:N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)     ΔH1=﹣92.4kJ/mol
2H2(g)+ O2(g)2H2O(l)               ΔH2=﹣571.6kJ/mol
2N2(g)+ 6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)          ΔH3
则ΔH3=___kJ/mol。
(3)合成氨反应在一密闭容器中发生,如图是某一时间段反应速率与反应进程的关系曲线图。
   
①t4时刻,体系中是什么条件发生了变化?t4____
②下列时间段中,氨的百分含量最高的是____
A.0~t1       B.t2~t3       C.t3~t4       D.t4~t5
(4)在容积为1L的密闭装置中,充入4mol合成气(N2、H2),在400℃时反应,N2的体积分数随时间变化关系如图所示。
   
①N2、H2的投料比为____
②反应达到平衡后,测得装置中H2的体积分数为25%,则400℃时,合成氨反应的平衡常数为___(可用分数表示)。
③在恒温恒容下,N2、H2、NH3的投料为1.5mol、0.5mol、1mol,平衡时H2的体积分数为___

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【推荐1】合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破,研究表明液氨是一种良好的储氢物质。
(1)研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。某温度下,用等质量的不同金属分别催化等浓度的氨气,测得氨气分解生成氢气的初始速率(单位:mmol/min)与催化剂的对应关系如表所示。
催化剂RuRhNiPtPdFe
初始速率7. 94.03.02.21.80.5

①在不同催化剂的催化作用下,氨气分解反应的活化能最大的是______(填写催化剂的化学式)。
②温度为T时,在恒容的密闭容器中加入2 mol NH3,此时压强为p0,用Ru催化氨气分解,若平衡时氨气的转化率为50%,则该温度下反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数Kp=_____。(用平衡分压代替平衡浓度计算,气体分压p=气体总压p×体积分数)
(2)关于合成氨工艺的理解,下列说法不正确的是______(填标号)。
A合成氨工业常采用的反应温度为500 °C左右,主要是为了节约能源
B使用初始反应速率更快的催化剂Ru,不能提高平衡时NH3的产率
C合成氨工业采用的压强为10 MPa~30 MPa,是因为常压下N2和H2的转化率不高
(3)在1 L1 mol/L盐酸中缓缓通入2 mol氨气,请在图1中画出溶液中水电离出的OH-浓度随通入氨气的物质的量变化的趋势图_______

(4)电化学法合成氨:图2是用低温固体质子导体作电解质,

用Pt- CN,作阴极,催化电解H2(g)和N2(g)合成NH3的原理示意图。
①Pt—C3N4电极上产生NH3的电极反应式为_______
②实验研究表明,当外加电压超过一定值后,发现阴极产物中氨气的体积分数随着电压的增大而减小,分析其可能原因:_______
2020-08-04更新 | 57次组卷
解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
名校
【推荐2】(1)科学家寻找高效催化剂,通过如下反应实现大气污染物转化:
2CO(g) +2NO(g) N2(g)+2CO2(g)   △H1
已知:CO的燃烧热△H2=-283kJ/moL
N2(g) +O2(g) =2NO(g)几种化学键的键能数据如下:
化学键N≡N键O=O键NO中氮氢键
键能(kJ/mol)945498630

求△H1__________________
(2)NH3作为一种重要化工原料,被大量应用于工业生产,与其有关性质反应的催化剂研究曾被列入国家863计划,在恒温恒容装置中充入一定量的NH3和O2,在某催化剂的作用下进行下述反应I,测得不同时间的NH3和O2的浓度如下表:
时间(min)0510152025
C(NH3)/mol·L-11.000.360.120.080. 00720.0072
C(O2)/mol·L-12.001.200.900.850.840.84

则下列有关叙述中正确的是______________
A.使用催化剂时,可降低该反应的活化能,加快其反应速率
B. 若测得容器内4v(NH3)=6v(H2O)时,说明反应已达平衡
C.当容器内=1时,说明反应已达平衡
D.前10分钟内的平均速率v(NO)=0.088mol·L-1·min-1
(3)氨催化氧化时会发生下述两个竞争反应I、II。催化剂常具有较强的选择性,即专一性。
已知:反应I   4NH3(g)+5O2(g)4NO(g) +6H2O(g)
反应 II:4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g) +6H2O(g)
为分析某催化剂对该反应的选择性,在1L密闭容器中充入1 mol NH3和2mol O2,测得有关物质的量关系如图:

①该催化剂在高温时选择反应____________ (填“ I ”或“ II”)。
② 520℃时,4NH3(g)+3O24N2(g) +6H2O(g)的平衡常数K=________________ (不要求得出计算结果,只需列出数字计算式)。
③由图象可判断,反应I正反应△H_______________ 0(填“>”、“<”,或“=”)
④C点比B点所产生的NO的物质的量少的主要原因_________________________
(4)羟胺(NH2OH)的电子式_____________,羟胺是一种还原剂,可用作显像剂还原溴化银生成银单质和氮气,该反应的化学方程式为______________________________
现用25.00mL0.049mol/L的羟胺的酸性溶液跟足量的硫酸铁溶液在煮沸条件下反应,生成的Fe2+恰好与24.50mL 0.020mol/L的KMnO4酸性溶液完全作用,则在上述反应中,羟胺的氧化产物是_____
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(3)施莱辛(Sehlesinger)等人提出可用NaBH4与水反应制氢气:BH4+2H2O == BO2+4H2,已知NaBH4与水反应后所得溶液显碱性,溶液中各离子浓度大小关系为______,用离子方程式表示溶液显碱性的原因______
(4)在容积均为V L的ⅠⅢ三个相同密闭容器中,分别放入a g的储氢合金(M)b mol H2发生如下反应:2M(s)+xH2(g)2MHx(s)   ΔH<0。三个容器的反应温度分别为T1T2T3且恒定不变,在其他条件相同的情况下,实验测得反应均进行到1minM的质量如下图所示,此时ⅠⅢ三个容器中一定达到化学平衡状态的是______。当三个容器反应都达到化学平衡时,H2转化率最大的反应温度是____

(5)储氢还可以借助有机物,如利用乙苯与苯乙烯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢:维持体系总压恒定,在温度T时,物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢。已知乙苯的平衡转化率为α,则在该温度下反应的平衡常数K_____(α等符号表示)。
2017-12-06更新 | 127次组卷
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