Question

氨是最为重要的化工原料之一，已知：N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=180kJ/mol2H2（g）+O2（g）═2H2O（l

氨是最为重要的化工原料之一，已知：N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=180kJ/mol2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJ/mol4NH3（g）+5O2（g）═4NO（g）+6H2O（l）△H=-1170kJ/mol试回答下列问题（1）合成氨的热化学方程式为______．（2）一定条件下，在不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表（N2和H2的起始物质的量之比为1：3 ）．下列说法正确的是______．压强MPa氨的平均含量（%）温度（摄氏度）0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.279.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4下列关于合成氨说法正确是______．a．工业上用铁触媒作催化剂，既可提高反应速率又可提高NH3的产率b．工业上选择20～50MPa压强下，是因为此时转化率最大c．工业上选择450～500℃下合成，是因为此时催化剂活性大d．工业上需将生成的氨液化分离不断补充N2和H2有利于提高合成的效率和产率（3）某温度时在一个3L容器中，其中氢气的物质的量随时间变化的曲线如图1所示，反应开始至2min，用NH3生成表示的平均反应速率为______．（4）工业上生产氢气时需将水煤气中CO变换为CO2和H2，CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H＜0．①在750K条件下，该反应的平衡常数=2.6，当H2O和CO的物质的量之比为1时，CO的转化率为______．②经变换过的气体仍有少量的CO，常用的方法之一是铜洗法，CO（g）+Cu（NH3）2Ac（aq）+NH3（l）?[Cu（NH3）3CO]Ac（aq）；△H＜0；反应在铜洗塔中进行，吸收后的铜液送到再生器中，在再生器，解吸CO，从经济效益考虑，工业上适宜条件是______，解吸后铜氨液循环使用．（5）电化学合成氨原理如图2所示，阳极的电极反应式为______；阴极的电极反应式为______；电化学合成一个NH3，可以产生______个电子的电量．

Answer 1

（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1
②4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ?mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ?mol^-1
依据盖斯定律，（③×3-②+①）×

1

2

，得到：合成氨的热化学方程式：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4 kJ?mol^-1，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4 kJ?mol^-1；
（2）a、催化剂可加快反应速率，但是不影响平衡移动，即不会提高氨气产量，故a错误；
b、100MPa时氨气的含量最大，则转化率率最高，但实际工业生产中越强不能太大，因压强太高，对生产设备要求也高，难以实现，所以选择20～50MPa压强下，故b错误；
c、450～500℃下合成，是因为此时催化剂活性大，可以有效的加快反应速率，故c正确；
d、减小生成物浓度有利于合成氨的正向进行，可促进生产效率和提高产率，故d正确；
故选cd；
（3）反应开始至2min，氢气物质的量变化为：（1-0.7）mol=0.3mol，浓度变化为：

0.3mol

3L

=0.1mol/L，氢气的反应速率为

0.1mol/L

2min

=0.05mol（L?min）^-1，氢气与氨气的计量数之比为3：2，即氢气和氨气的速率之比为：3：2，氨气的反应速率为0.05mol（L?min）^-1×

2

3

=0.03mol（L?min）^-1，
故答案为：0.03mol（L?min）^-1；
（4）①设反应生成的二氧化碳和氢气为xmol/L，
              CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）
起始浓度：1       1        0       0
转化浓度：x       x        x       x
平衡浓度：1-x     1-x       x       x
K=

c(CO2)?c(H2)

c(CO)?c(H2O)

=

x2

(1?x)2

=2.6，x=0.625mol/L，α=

0.625mol/L

1mol/L

×100%=62.5%，
故答案为：62.5%；
②应促进化学平衡的正向进行，可以减小生成物浓度，故答案为：及时分离生成物；
（5）阳极发生氧化反应失去电子，电极反应式可写为：H₂-2e^-=2H⁺；阴极发生还原反应得到电子，电极反应式可写为：N₂+6e^-=2N^3-；生成一个NH₃，则需生成一个N^3-，转移电子数为3，故答案为：H₂-2e^-=2H⁺；N₂+6e^-=2N^3-；3．