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: 。
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為:K=_________。升高溫度,K值________(填“增大”“減小”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(jiàn)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),__________(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)不選用該條件的主要原因是________________。
③下列關(guān)于合成氨說(shuō)法正確是___________(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。它既有液氫燃料電池的優(yōu)點(diǎn),又克服了液氫不易保存的不足。其裝置為用鉑黑作為電極,加入電解質(zhì)溶液中,一個(gè)電極通人空氣,另一電極通入氨氣。其電池反應(yīng)為
你認(rèn)為電解質(zhì)溶液應(yīng)顯______性(填“酸性”、“中性”、“堿性”),寫(xiě)出負(fù)極電極反應(yīng)式________。
(12分)(1)①K=(1分) 減少(1分) ②200℃、100MPa(2分)
溫度低速率慢,而壓強(qiáng)太高生產(chǎn)設(shè)備條件難以實(shí)現(xiàn)(2分) ③B(2分)
(2)堿性(2分) (2分)
【解析】
試題分析:(1)①化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下,當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值,則根據(jù)反應(yīng)的方程式可知,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=。正方應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),所以K值減小。
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,在溫度為200℃、壓強(qiáng)為100MPa時(shí),氨氣的含量最高。由于溫度低速率慢,而壓強(qiáng)太高生產(chǎn)設(shè)備條件難以實(shí)現(xiàn),所以實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)不選用該條件。
③催化劑不能改變平衡狀態(tài),只能改變反應(yīng)速率,A不正確;尋找常溫下的合適催化劑是未來(lái)研究的方向,B正確;根據(jù)方程式可知,該反應(yīng)的熵值是減小,需要在一定條件下才能自發(fā)進(jìn)行的,C不正確,答案選B。
(2)由于氨氣是堿性氣體,能和酸反應(yīng)生成銨鹽,所以電解質(zhì)溶液應(yīng)顯堿性。原電池中負(fù)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),則氨氣在負(fù)極通入,電極反應(yīng)式是2NH3-6e-+6OH-=N2+3H2O。
考點(diǎn):考查化學(xué)平衡常數(shù)、外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響、工業(yè)生產(chǎn)條件的控制以及原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)等
點(diǎn)評(píng):該題是高考中的常見(jiàn)考點(diǎn)和題型,屬于中等難度試題的考查,試題綜合性強(qiáng),側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練,旨在考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力,有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和發(fā)散思維能力,提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解
氨是一種重要的化工原料,氨的合成與應(yīng)用是當(dāng)今重要研究?jī)?nèi)容之一。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(jiàn)下表(N2和H2起始物質(zhì)的量之比為1∶3)。
壓強(qiáng)(Mpa) 氨的平 衡含量(%) 溫度(℃) | 0.1 | 10 | 20 | 30 | 60 | 100 |
200 | 15.3 | 81.5 | 86.4 | 89.9 | 95.4 | 98.8 |
300 | 2.2 | 52.0 | 64.2 | 71.0 | 84.2 | 92.6 |
400 | 0.4 | 25.1 | 38.2 | 47.0 | 65.2 | 79.8 |
500 | 0.1 | 10.6 | 19.1 | 26.4 | 42.2 | 57.5 |
600 | 0.05 | 4.5 | 9.1 | 13.8 | 23.1 | 31.4 |
回答下列有關(guān)問(wèn)題:
(1)利用表中數(shù)據(jù)推斷得出合成氨的反應(yīng)是__________反應(yīng)(填“放熱”、“吸熱”或“無(wú)熱量變化”)。
(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù),在200℃和100MPa時(shí),平衡體系中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)最高,而實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)不選用該條件的主要原因是___________________________________。
(3)一定條件下,對(duì)在密閉容器中進(jìn)行的合成氨反應(yīng)達(dá)平衡后,其他條件不變時(shí),若同時(shí)壓縮容器的體積和升高溫度達(dá)新平衡后,與原平衡相比,請(qǐng)將有關(guān)物理量的變化的情況填入下表中(填“增大”、“減小”或“可能增大也可能減小”):
反應(yīng)速率 | 平衡常數(shù)K | 氨的體積分?jǐn)?shù) | |
變化情況 |
(4)將1molH2和1molN2通入一體積不變的密閉容器中,在一定溫度和催化劑作用下,反應(yīng)達(dá)到平衡,測(cè)得NH3的物質(zhì)的量為0.3mol,此時(shí)若移走0.5molH2和0.5molN2,則反應(yīng)達(dá)到新的平衡時(shí),NH3的物質(zhì)的量為_(kāi)____________(選填答案編號(hào))。
A.0.3mol B.0.15mol C.小于0.15mol D.大于0.15mol,小于0.3mol
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
(16分)氨是一種重要的化工原料,某學(xué)習(xí)小組欲制取氨氣并探究其性質(zhì)。請(qǐng)回答:
(1)實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的化學(xué)方程式是 。
(2)①右圖是進(jìn)行氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)的裝置,引發(fā)噴泉的操作步驟是 。
②氨氣使燒杯中溶液由無(wú)色變?yōu)榧t色,其原因是_______________________________(用電離方程式表示)。
(3)該小組同學(xué)設(shè)計(jì)了下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置(部分夾持儀器未畫(huà)出),探究氨氣的還原性并檢驗(yàn)產(chǎn)物。
① 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為:黑色CuO變?yōu)榧t色;白色無(wú)水CuSO4粉末變?yōu)樗{(lán)色;同時(shí)生成一種無(wú)色氣體,該氣體無(wú)污染。請(qǐng)寫(xiě)出氨氣與CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式 。
② 堿石灰的作用是 。
③該裝置存在明顯缺陷,請(qǐng)指出存在的問(wèn)題并提出改進(jìn)意見(jiàn)
。
(4)有同學(xué)認(rèn)為:NH3與CuO反應(yīng)生成的紅色物質(zhì)中可能含有Cu2O。已知:Cu2O是一種堿性氧化物;在酸性溶液中,Cu+的穩(wěn)定性比Cu2+差(Cu+Cu + Cu2+)。
請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)該紅色物質(zhì)中是否含有Cu2O。
;
(5)工業(yè)廢氣中的氮氧化物是主要的大氣污染物之一。為了治理污染,工業(yè)上常用氨氣與之發(fā)生反應(yīng):NOx+NH3→N2+H2O,使其轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的N2 ,F(xiàn)有NO2和NO的混合氣體3.0 L,跟3.4 L(同溫同壓下)NH3反應(yīng),恰好使其全部轉(zhuǎn)化為氮?dú),則原混合氣體中,NO2與NO的體積比是__________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2012-2013學(xué)年湖北省八校高三第一次聯(lián)考(12月)理綜化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題
氨是一種重要的化工產(chǎn)品,是氮肥工業(yè)、有機(jī)合成工業(yè)以及制造硝酸、銨鹽 和純堿的原料,也是一種常用的制冷劑。
(1) 實(shí)驗(yàn)室制備氨氣的化學(xué)反應(yīng)方程式為_(kāi)________。
(2) 工業(yè)合成氨的反應(yīng)方程式為:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H。下圖I是合成氨反應(yīng)的能量與反應(yīng)過(guò)程相關(guān)圖(未使用催化劑);圖D是合成気反應(yīng)在2L容器中、相同投料情況下、其它條件都不變時(shí),某一反應(yīng)條件的改變對(duì)反應(yīng)的影響圖。
下列說(shuō)法正確的是_______。
A.ΔH=-92.4kJ/mol
B.使用催化劑會(huì)使E1的數(shù)值增大
C.為了提高轉(zhuǎn)化率,工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)的濃度越低越好
D.圖II是不同壓強(qiáng)下反應(yīng)體系中氨的物質(zhì)的量與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系圖,且PA<PB
E.圖II是不同溫度下反應(yīng)體系中氨的物質(zhì)的量與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系圖,且TA>TB;
F.該反應(yīng)的平銜常數(shù)KA<KB
G.在曲線A條件下,反應(yīng)從開(kāi)始到平衡,消耗N2的平均速率為mol/(L·min)
(3) —定溫度下,向一個(gè)容積為2 L的密閉容器中通入2 mol N2和7 mol H2,達(dá)到平衡時(shí) 測(cè)得容器的壓強(qiáng)為起始時(shí)的倍,則此溫度下的平衡常數(shù)為_(kāi)______。在同一溫度,同一容器中,將起始物質(zhì)改為amol N2 b molH2 c mol NH3 (a,b,c均不為零)欲使平衡混合物中各物質(zhì)的質(zhì)量與原平衡相同,則a,b,c滿足的關(guān)系為_(kāi)____________(用含a,b,c的表達(dá)式表示),且欲使反應(yīng)在起始時(shí)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,c的取值范圍是_______
(4)已知H2(g)的燃燒熱為285.8 kJ/mol,試寫(xiě)出表示NH3(g)燃燒熱的熱化學(xué)反應(yīng)方程式 _____。以氨氣為燃料可以設(shè)計(jì)制氨燃料電池(電極材料均為惰性電極,KOH溶液作電解質(zhì)溶液)該電池負(fù)極電極反應(yīng)式為_(kāi)______經(jīng)測(cè)定,該電作過(guò)程中每放出1 mol N2實(shí)際提供460 kJ的電能,則該燃料電池的實(shí)際效率為_(kāi)____(燃料電池的實(shí)標(biāo)效率是指電池實(shí)際提供的電能占燃料電池反應(yīng)所能釋放出的全部能量的百分?jǐn)?shù))
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:北京市順義區(qū)2010年高三一模(理科綜合)化學(xué)部分 題型:實(shí)驗(yàn)題
(16分)氨是一種重要的化工原料,某學(xué)習(xí)小組欲制取氨氣并探究其性質(zhì)。請(qǐng)回答:
(1)實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的化學(xué)方程式是 。
(2)①右圖是進(jìn)行氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)的裝置,引發(fā)噴泉的操作步驟是 。
②氨氣使燒杯中溶液由無(wú)色變?yōu)榧t色,其原因是_______________________________(用電離方程式表示)。
(3)該小組同學(xué)設(shè)計(jì)了下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置(部分夾持儀器未畫(huà)出),探究氨氣的還原性并檢驗(yàn)產(chǎn)物。
① 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為:黑色CuO變?yōu)榧t色;白色無(wú)水CuSO4粉末變?yōu)樗{(lán)色;同時(shí)生成一種無(wú)色氣體,該氣體無(wú)污染。請(qǐng)寫(xiě)出氨氣與CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式 。
② 堿石灰的作用是 。
③該裝置存在明顯缺陷,請(qǐng)指出存在的問(wèn)題并提出改進(jìn)意見(jiàn)
。
(4)有同學(xué)認(rèn)為:NH3與CuO反應(yīng)生成的紅色物質(zhì)中可能含有Cu2O。已知:Cu2O是一種堿性氧化物;在酸性溶液中,Cu+的穩(wěn)定性比Cu2+差(Cu+Cu + Cu2+)。
請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)該紅色物質(zhì)中是否含有Cu2O。
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(5)工業(yè)廢氣中的氮氧化物是主要的大氣污染物之一。為了治理污染,工業(yè)上常用氨氣與之發(fā)生反應(yīng):NOx+NH3→N2+H2O,使其轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的N2 ,F(xiàn)有NO2和NO的混合氣體3.0 L,跟3.4 L(同溫同壓下)NH3反應(yīng),恰好使其全部轉(zhuǎn)化為氮?dú),則原混合氣體中,NO2與NO的體積比是__________。
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