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合成氨對化學工業(yè)和國防工業(yè)具有重要意義.
(1)向合成塔中按1:4的物質的量之比充入N2、H2進行氨的合成,圖A為T0C時平衡混合物中氨氣的體積分數(shù)與壓強(P)的關系圖.

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①寫出工業(yè)上合成氨的化學方程式______.
②圖A中氨氣的體積分數(shù)為15.00%時,H2的轉化率=______.
③圖B中T=500°C,溫度為4500C對應的曲線是______(選填字母“a“或“b”),選擇的理由是______
④由圖象知,增大壓強可提高原料的利用率,從生產實際考慮增大壓強需解決的問題是______(寫出一條即可).
(2)合成氨所需的氫氣可由甲烷與水反應制得,反應的熱化學方程式為:
CH4(g)+H2O
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CO(g)+3H2(g);△H=+QkJ/mol(Q>0)
(3)一定溫度下,在2L容器中發(fā)生上述反應,各物質的物質的量變化如下表
時間/min CH4(mol) H20( mol) CO (mol) H2 (mol)
0 0.40 1.00 0 0
5 X1 X2 X3 0.60
7 Y1 Y2 0.20 Y3
10 0.21 0.81 0.19 0.62
①分析表中數(shù)據(jù),判斷5?7min之間反應是否處于平衡狀態(tài)______(填“是”或“否”),
前5min平均反應速率v(CH4)=______.
②反應在7~10min之間,CO的物質的量減少的原因可能是______(填字母).
a?減少CH4      b?降低溫度c?增大壓強d?充入H2
③若保持溫度不變,向1L容器中起始充入0.15mol CH4.0.45mol H2O.______mol CO、______mol H2,達到平衡時CH4的體積百分含量與第一次投料相同.
(1)①工業(yè)上利用氮氣和氫氣來合成氨,原理方程式為:N2+3H2
催化劑
.
高溫高壓
2NH3,故答案為:N2+3H2
催化劑
.
高溫高壓
2NH3;
②設N2的轉化率為x,則N2+3H2
催化劑
.
高溫高壓
2NH3
初始物質的量:1    4            0
變化的物質的量:x     3x          2x 
平衡時的物質的量:1-x   4-3x         2x
氨氣的體積分數(shù)為15.00%時,則
2x
2x+1-x+4-3x
=15%
解得x=0.33(mol),所以氫氣的轉化率=
0.33×3
4
×100%≈24.45%,故答案為:24.45%;
③對于反應N2+3H2
催化劑
.
高溫高壓
2NH3,當溫度降低時,化學平衡向放熱反應方向移動,所以氨氣的體積分數(shù)增大,對應的曲線是b,
故答案為:b;合成氨的正反應是放熱反應,根據(jù)勒夏特列原理,其他條件不變,降低溫度,化學平衡向放熱反應方向移動;
④增大壓強可提高原料的利用率,但是設備的耐壓程度是有限的,從生產實際考慮增大壓強可以研制耐壓設備或增大壓強的動力、材料的強度等,
故答案為:研制耐壓設備(或增大壓強的動力、材料的強度等其他合理答案);
(2)①根據(jù)一氧化碳和氫氣的物質的量的變化情況可以判斷,5?7min之間反應是處于平衡狀態(tài),前5min平均反應速率v(CH4)=
△c
△t
=
0.4mol-0.2mol
2L
5min
=0.02mol?min-1,
故答案為:是;0.02mol?min-1;
②反應在7~10min之間,CO的物質的量減少,加入氫氣能讓平衡逆向移動,減少一氧化碳的濃度,故答案為:d;
③若保持溫度不變,向1L容器中起始充入0.15molCH4、0.45molH2O,再充入0.05molCO、0.15molH2相當于是0.05mol的甲烷和0.05mol的水,即充入甲烷是0.2mol,水是0.5mol,和初始投料0.4mol的甲烷和1.0mol的水是等效的,達到平衡時CH4的體積百分含量相同,故答案為:0.05;0.15.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

合成氨對化學工業(yè)和國防工業(yè)具有重要意義.
(1)向合成塔中按1:4的物質的量之比充入N2、H2進行氨的合成,圖A為T0C時平衡混合物中氨氣的體積分數(shù)與壓強(P)的關系圖.

①寫出工業(yè)上合成氨的化學方程式
N2+3H2
催化劑
.
高溫高壓
2NH3
N2+3H2
催化劑
.
高溫高壓
2NH3

②圖A中氨氣的體積分數(shù)為15.00%時,H2的轉化率=
24.45%
24.45%

③圖B中T=500°C,溫度為4500C對應的曲線是
b
b
(選填字母“a“或“b”),選擇的理由是
合成氨的正反應是放熱反應,根據(jù)勒夏特列原理,其他條件不變,降低溫度,化學平衡向放熱反應方向移動
合成氨的正反應是放熱反應,根據(jù)勒夏特列原理,其他條件不變,降低溫度,化學平衡向放熱反應方向移動

④由圖象知,增大壓強可提高原料的利用率,從生產實際考慮增大壓強需解決的問題是
研制耐壓設備(或增大壓強的動力、材料的強度等其他合理答案)
研制耐壓設備(或增大壓強的動力、材料的強度等其他合理答案)
(寫出一條即可).
(2)合成氨所需的氫氣可由甲烷與水反應制得,反應的熱化學方程式為:
CH4(g)+H2OCO(g)+3H2(g);△H=+QkJ/mol(Q>0)
(3)一定溫度下,在2L容器中發(fā)生上述反應,各物質的物質的量變化如下表
時間/min CH4(mol) H20( mol) CO (mol) H2 (mol)
0 0.40 1.00 0 0
5 X1 X2 X3 0.60
7 Y1 Y2 0.20 Y3
10 0.21 0.81 0.19 0.62
①分析表中數(shù)據(jù),判斷5?7min之間反應是否處于平衡狀態(tài)
(填“是”或“否”),
前5min平均反應速率v(CH4)=
0.02mol?min-1
0.02mol?min-1

②反應在7~10min之間,CO的物質的量減少的原因可能是
d
d
(填字母).
a?減少CH4      b?降低溫度c?增大壓強d?充入H2
③若保持溫度不變,向1L容器中起始充入0.15mol CH4.0.45mol H2O.
0.05
0.05
mol CO、
0.15
0.15
mol H2,達到平衡時CH4的體積百分含量與第一次投料相同.

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科目:高中化學 來源: 題型:

合成氨對化學工業(yè)和國防工業(yè)具有重要意義.
(1)向合成塔中按物質的量之比l:4充入N2、H2進行氨的合成,圖A為T℃時平衡混合物中氨氣的體積分數(shù)與壓強(p)的關系圖.

①圖A中氨氣的體積分數(shù)為15%時,H2的轉化率為
24.46%
24.46%

②圖B中T=450℃,則溫度為500℃時對應的曲線是
a
a
(填“a”或“b”).
(2)合成氨所需的氫氣可由甲烷與水反應制得,反應的熱化學方程式為
CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H>0,一定溫度下,在體積為2L的恒容容器中發(fā)生上述反應,各物質的物質的量變化如表:
時間/min CH4(mol) H2O(mol) CO(mol) H2(mol)
0 0.40 1.00 0 0
5 x1 0.80 x2 0.60
7 0.20 y1 0.20 y2
10 0.21 0.81 0.19 0.64
①分析表中數(shù)據(jù),判斷5min時反應是否處于平衡狀態(tài)?
(填“是”或“否”),前5min反應的平均反應速率v(CH4)=
0.02mol?L-1?min-1
0.02mol?L-1?min-1

②該溫度下,上述反應的平衡常數(shù)K=
0.0675
0.0675

③反應在7~10min內,CO的物質的量減少的原因可能是
d
d
(填字母).
a.減少CH4的物質的量        b.降低溫度          c.升高溫度             d.充入H2
④若第7分鐘時將容器壓縮至1L,請在圖C所示坐標系中畫出從第7分鐘到第11分鐘建立新平衡時甲烷濃度隨時間的變化曲線.

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科目:高中化學 來源: 題型:

(2010?寶雞三模)合成氨對化學工業(yè)和國防工業(yè)具有重要意義,尋找方便廉價的合成氨方法自然成為化學科技工作者的研究方向.
請回答下列有關合成氨反應的有關問題:
(1)在一定溫度和催化劑下,將3.2mol H2和1.2molN2混合于一個容積為2L的密閉容器中發(fā)生反應,在2min末時反應恰好達平衡,此時生成了0.8mol NH3.則在2min內以H2表示的反應速率為
0.3mol/(L?min)
0.3mol/(L?min)
;N2此時的轉化率為
33.3%
33.3%
,該條件下的平衡常數(shù)為
0.4mol-2?L2
0.4mol-2?L2

(2)在(1)中平衡時,若要想通過改變反應條件使平衡向正反應方向移動且平衡常數(shù)不變,可改變的反應條件為
增大壓強(或增大反應物的濃度,或將氨氣從混合體系中分離出去)
增大壓強(或增大反應物的濃度,或將氨氣從混合體系中分離出去)
(任填一種).
(3)若已知:N2(g)+O2(g)═2NO(g);△H=180.5kJ/mol
4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g);△H=一905kJ/mol
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g);△H=-483.6kJ/mol
請寫出合成氨反應的熱化學方程式
N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H=-92.4kJ/mol
N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H=-92.4kJ/mol

(4)Marnellos和Stoukides發(fā)明了電化學制備氨氣的方法,該方法用SCY陶瓷將負極和正極隔開,SCY陶瓷具有高質子導電性,其作用是傳遞H+,這種方法實現(xiàn)了高溫常壓下高轉化率的電化學合成氨.已知負極的電極反應為H2一2e-═2H+,則正極發(fā)生的電極反應為
N2+6H++6e-═2NH3
N2+6H++6e-═2NH3

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科目:高中化學 來源:2013屆浙江省杭州市高三上學期期中七校聯(lián)考化學試卷(帶解析) 題型:填空題

(14分)合成氨對化學工業(yè)和國防工業(yè)具有重要意義。
(1)向合成塔中按物質的量之比l:4充入N2、H2進行氨的合成,圖A為T℃時平衡混合物中氨氣的體積分數(shù)與壓強(p)的關系圖。
①圖A中氨氣的體積分數(shù)為15%時,H2的轉化率為           。
②圖B中T=450℃,則溫度為500℃時對應的曲線是           (填“a”或“b”)。
(2)合成氨所需的氫氣可由甲烷與水反應制得,反應的熱化學方程式為
CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H>0,一定溫度下,在體積為2 L的恒容容器中發(fā)生上述反應,各物質的物質的量變化如下表:

①分析表中數(shù)據(jù),判斷5 min時反應是否處于平衡狀態(tài)?                    (填“是”或“否”),前5 min反應的平均反應速率v(CH4)=               。
②該溫度下,上述反應的平衡常數(shù)K=            。
③反應在7~10 min內,CO的物質的量減少的原因可能是           (填字母)。
a.減少CH4的物質的量        b.降低溫度          c.升高溫度            d.充入H2
④若第7分鐘時將容器壓縮至1L,請在下列坐標系中畫出從第7分鐘到第11分鐘建立新平衡時甲烷濃度隨時間的變化曲線。
a

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科目:高中化學 來源:2012-2013學年浙江省杭州市高三上學期期中七校聯(lián)考化學試卷(解析版) 題型:填空題

(14分)合成氨對化學工業(yè)和國防工業(yè)具有重要意義。

(1)向合成塔中按物質的量之比l:4充入N2、H2進行氨的合成,圖A為T℃時平衡混合物中氨氣的體積分數(shù)與壓強(p)的關系圖。

①圖A中氨氣的體積分數(shù)為15%時,H2的轉化率為           

②圖B中T=450℃,則溫度為500℃時對應的曲線是            (填“a”或“b”)。

(2)合成氨所需的氫氣可由甲烷與水反應制得,反應的熱化學方程式為

CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H>0,一定溫度下,在體積為2 L的恒容容器中發(fā)生上述反應,各物質的物質的量變化如下表:

①分析表中數(shù)據(jù),判斷5 min時反應是否處于平衡狀態(tài)?                    (填“是”或“否”),前5 min反應的平均反應速率v(CH4)=                。

②該溫度下,上述反應的平衡常數(shù)K=             。

③反應在7~10 min內,CO的物質的量減少的原因可能是            (填字母)。

 a.減少CH4的物質的量        b.降低溫度          c.升高溫度             d.充入H2

④若第7分鐘時將容器壓縮至1L,請在下列坐標系中畫出從第7分鐘到第11分鐘建立新平衡時甲烷濃度隨時間的變化曲線。

a

 

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