合成氨条件的选择知识点题库

在合成氨时，可以提高H₂转化率的措施（　　）

A . 延长反应时间 B . 充入过量H₂ C . 充入过量N₂ D . 升高温度

合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=﹣92.4kJ•mol^﹣1 ．一种工业合成氨的简式流程图1：

（1）天然气中的H₂S杂质常用氨水吸收，产物为NH₄HS．一定条件下向NH₄HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：

（2）步骤Ⅱ中制氢气的原理如下：

①CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206.4 kJ•mol^﹣1

②CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=﹣41.2kJ•mol^﹣1

对于反应①，一定可以提高平衡体系中H₂的百分含量，又能加快反应速率的措施是（填序号）

a．升高温度　b．增大水蒸气浓度　c．加入催化剂　d．降低压强

利用反应②，将CO进一步转化，可提高H₂的产量．若1mol CO和H₂的混合气体（CO的体积分数为20%）与H₂O反应，得到1.18mol CO、CO₂和H₂的混合气体，则CO的转化率为

（3）图2表示500℃、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH₃体积分数的关系．根据图中a点数据计算N₂的平衡体积分数：

（4）上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是（填序号）简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法

合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H=﹣94.2kJ•mol^﹣1 ，分别在反应条件不同，但体积均为2L的三个固定体积的容器中反应，起始时N₂、H₂和NH₃的物质的量分别为2mol、6mol、0mol，N₂的物质的量随时间的变化如图所示．

请回答下列问题：

（1）与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件．所改变的条件是：② ；③

（2）实验①的平衡常数K=　（用最简分数表示），该反应进行到2h时的平均反应速率v（H₂）=

（3）氨是工业合成尿素（H₂NCONH₂）的重要原料，工业上合成尿素的反应分为如下两步：

第1步：2NH₃（l）+CO₂（g）═H₂NCOONH₄（氨基甲酸铵）（l）△H₁=﹣330.0kJ•mol^﹣1

第2步：H₂NCOONH₄（l）═H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H₂=+226.0kJ•mol^﹣1

则2NH₃（l）+CO₂（g）═H₂O（l）+H₂NCONH₂ （l）△H=

（4）工业上利用反应 3Cl₂+2NH₃═N₂+6HCl检查氯气管道是否漏气．当转移6mol 电子时，生成氮气在标准状况下的体积是 L．

（5）相同pH的氨水和NaOH溶液加水稀释相同的倍数，pH变化曲线如图所示，则x曲线代表的物质是，当a=9时，稀释后溶液的体积是稀释前溶液体积的倍．

合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g），一种工业合成氨，进而合成尿素的简易流程图如下：

（1）步骤Ⅱ中制氢气原理如下：

CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g） CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）

恒容容器中，对于以上两个反应，能加快反应速率的是

a．升高温度 b．充入He c．加入催化剂 d．降低压强

（2）天然气中的H₂S杂质常用氨水作吸收液吸收，产物为NH₄HS，一定条件下向NH₄HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式为，该反应的氧化产物为

（3）为减小CO₂对环境的影响，在限制其排放量的同时，应加强对CO₂创新利用的研究．

①如将CO₂与H₂ 以1：3的体积比混合．适当条件下合成某烃和水，该烃是（填序号）．

A．烷烃　　 B．烯烃　　 C．苯

②如将CO₂与H₂ 以1：4的体积比混合，在适当的条件下可制得CH₄ ．

已知：CH₄ （g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=﹣890.3kJ/mol

H₂（g）+ $\text{[math]}$ O₂（g）═H₂O（l）△H₂=﹣285.8kJ/mol

则CO₂（g）与H₂（g）反应生成CH₄（g）与液态水的热化学方程式是

③已知CaCO₃和BaCO₃均为难溶于水的沉淀，某同学欲用沉淀法测定含有较高浓度CO₂的空气中CO₂的含量，经查得Ca（OH）₂和 Ba（OH）₂在20℃时的溶解度（S）数据如下：Ca（OH）₂：0.16g； Ba（OH）₂：3.89g

则吸收CO₂最合适的试剂是（填“Ca（OH）₂”或“Ba（OH）₂”）溶液，实验时除需要测定工业废气的体积（折算成标准状况）外，还需要测定．

（4）已知CO₂+2NH₃CO（NH₂）₂+H₂O，若合成尿素CO（NH₂）₂的流程中转化率为80%时，100吨甲烷为原料能够合成吨尿素．

氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一．德国人哈伯在1905年发明了合成氨的方法，其合成原理为:N₂(g)+3H₂(g)

2NH₃(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol^-1 ，他因此获得了1918年诺贝尔化学奖．在密闭容器中，将2 mol N₂和6 mol H₂混合发生下列反应:N₂(g)+3H₂(g)

2NH₃(g) ΔH=-92.4 kJ·mol^-1。

（1）当反应达到平衡时，N₂和H₂的浓度比是；N₂和H₂的转化率比是．反应放出的热量（填“大于”“小于”或“等于”）184.8 kJ。
（2）降低平衡体系的温度(保持体积不变)，混合气体的平均相对分子质量，密度．平衡常数K(填“增大”“减小”或“不变”)．
（3）当达到平衡时，充入氩气，并保持压强不变，平衡将(填“正向”“逆向”或“不”)移动．
（4）若容器恒容、绝热，加热使容器内温度迅速升至原来的2倍，平衡将(填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)．达到新平衡后，容器内温度(填“大于”“小于”或“等于”)原来的2倍。

（1）合成氨反应中使用的催化剂是（填名称），该反应温度一般控制在500℃，主要原因是。
（2）下列措施，既能加快合成氨反应的反应速率，又能增大反应物转化率的是（_____）

A . 使用催化剂 B . 缩小容积体积 C . 提高反应温度 D . 移走NH₃
（3）在t₂时刻，将容器的容积迅速扩大到原来的2倍，在其他条件下不变的情况下，t₃时刻达到新的平衡状态，之后不再改变条件。请在下图中补充画出从t₂到t₄时刻正反应速率随时间的变化曲线。
（4）常温下，在氨水中加入一定量的氯化铵晶体，下列说法错误的是（________）

A . 溶液的pH增大 B . 氨水的电离程度减小 C . c(NH₄⁺)减小 D . c(OH^－)减小
（5）石蕊（用HZ表示）试液中存在的电离平衡HZ（红色） H⁺ + Z^-（蓝色）。通入氨气后石蕊试液呈蓝色，请用平衡移动原理解释。

化学与社会、环境密切相关。下列说法正确的是（）

A . “天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅 B . 高炉炼铁、工业合成氨等反应，可以通过改变反应条件实现反应物完全转化 C . 水立方的外立面膜结构一一ETFE膜(乙烯－四氟乙烯共聚物)能与溴水发生加成反应 D . 汽车尾气中的碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物在三元催化器作用下转化为无害物质

下列说法正确的是（）

A . 在合成氨工业中，移走NH₃可增大正反应速率，提高原料转化率 B . 恒温下进行的反应 $\text{[math]}$ 达平衡时，缩小容器体积再达平衡时，气体的颜色比第一次平衡时的深，NO₂的体积分数比原平衡大 C . 常温下， $\text{[math]}$ 不能自发进行，则其 $\text{[math]}$ D . 在相同温度下，物质的量浓度相等的氨水、NaOH溶液，c(OH^-)相等

NH₃的合成开启了工业催化新纪元，为世界粮食增产做出了巨大贡献。以N₂和H₂为反应物合成NH₃的微观过程如图：

下列说法正确的是（）

A .

表示氢气分子 B . 过程中有“NH”“NH₂”原子团生成 C . 催化剂增大了氢气的平衡转化率 D . 反应结束后催化剂的质量增加

下图所示为工业合成氨的流程图。有关说法不正确的是( )

A . 步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B . 步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率 C . 步骤③、④、⑤均有利于提高原料的转化率 D . 产品液氨除可生产化肥外，还可用作制冷剂

合成氨工业中，下列措施有利于提高平衡转化率的是（）

A . 提高反应温度 B . 从反应体系中分离出氨 C . 使用催化剂 D . 恒温恒压下，充入稀有气体

合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应N₂(g)+3H₂(g)

2NH₃(g)，673K、30MPa下，n(NH₃)和n(H₂)随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )

A . c点处反应达到平衡 B . d点(t₁时刻)和e点(t₂时刻)处n(N₂)不同 C . 其他条件不变，773K下反应至t₁时刻，n(H₂)比图中的d点的值要大 D . a点的正反应速率比b点的小

水煤气变换[ $\text{[math]}$ ]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：

（1） Shibata曾做过下列实验：①使纯H₂缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴(Co)，平衡后气体中H₂的物质的量分数为0.0250。
②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。
根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是COH₂（填“大于”或“小于”）。
（2） 721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H₂O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H₂的物质的量分数为( )

A . <0.25 B . 0.25 C . 0.25~0.50 D . 0.50 E . >0.50
（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E_正=eV，写出该步骤的化学方程式。
（4） Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H₂分压随时间变化关系（如下图所示），催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 相等、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 相等。
计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率 $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ 。467 ℃时 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 随时间变化关系的曲线分别是、。489℃时 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 随时间变化关系的曲线分别是、。

氨是重要的工业原料，在农业、医药和化工等领域有重要应用。

（1） I.工业上用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 在一定条件下合成氨，下列措施能使正反应速率增大，且平衡混合物中 $\text{[math]}$ 的体积分数—定增大的是（）。

A . 降低反应温度 B . 压缩反应混合物 C . 充入 $\text{[math]}$ D . 液化分离 $\text{[math]}$
（2）常温下，向100mL0.2mol/L，的氨水中逐滴加入0.2mol/L的盐酸，所得溶液的pH、溶液中 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 物质的量分数与加入盐酸的体积的关系如图所示，根据图像回答下列问题。

①表示 $\text{[math]}$ 浓度变化的曲线是(填“A”或“B”)。

② $\text{[math]}$ 的电离常数为(已知lg1.8=0.26)。

③当加入盐酸体积为50mL，溶液中 $\text{[math]}$ =mol/L(用数字表示)。
（3） II.若液氨中也存在类似水的电离( $\text{[math]}$ )，碳酸钠溶于液氨后也能发生完全电离和类似水解的氨解。
写出液氨的电离方程式：。
（4）写出碳酸钠溶于液氨后一级氨解的离子方程式：。
（5）写出碳酸钠的液氨溶液中各离子浓度的大小关系：。

$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。下列分析错误的是（）

A . 氮分子的 $\text{[math]}$ 键能大，断开该键需要较多能量 B . 增大合成氨的反应速率与提高平衡混合物中氨的含量所采取的措施均一致 C . 平衡混合物中 $\text{[math]}$ 的沸点最高，液化、分离出 $\text{[math]}$ 能提高其产率 D . 断裂1 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 和3 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 的共价键所需能量小于断裂2 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 的共价键所需能量

人们通过化学方法可以开辟新能源和提高能源的利用率，根据情景回答下列问题：

（1）工业合成氨反应 $\text{[math]}$ 是放热的可逆反应。已知1mol高温高压N₂(g)完全反应生成 $\text{[math]}$ (g)可放出92kJ热量。如果将0.5mol $\text{[math]}$ (g)和足量 $\text{[math]}$ (g)混合，使其充分反应，放出的热量(填“大于”“小于”或“等于”)46kJ。
（2）在容积为5L的密闭容器内模拟工业合成氨，反应经过5min后，生成10mol $\text{[math]}$
①用 $\text{[math]}$ 表示的化学反应速率为 $\text{[math]}$
②一定条件下，能说明该反应进行到最大限度的是。
a． $\text{[math]}$ 的转化率达到最大值
b． $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的分子数之比为 $\text{[math]}$
c．体系内气体的密度保持不变
d．体系内物质的平均相对分子质量保持不变
（3）某实验小组进行如图甲所示实验。请判断b中的温度(填“升高”或“降低”)。反应过程(填“a”或“b”)的能量变化可用图乙表示。
（4）用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图：
①电极c是(填“正极”或“负极”)，电极d的电极反应式为。
②若线路中转移1mol电子，则该燃料电池理论上消耗的 $\text{[math]}$ 在标准状况下的体积为L。

工业利用氮气和氢气合成氨气：N₂+3H₂ $\text{[math]}$ 2NH₃ ΔH<0，一定温度下，在恒容的密闭容器中加入 1 mol N₂和 3 mol H₂合成 NH₃。下列有关说法正确的是（）

A . 充分反应后，可得到 2 mol NH₃ B . 升高温度，υ(正)，υ(逆)都增大 C . 反应达到平衡状态后再加入 1mol N₂ ，则υ(正)增大，υ(逆)减小 D . 反应达到平衡状态时，N₂、 H₂、NH₃物质的量浓度之比一定为 1∶3∶2

合成氨工业上采用循环操作，主要是因为（）

A . 增大化学反应速率 B . 提高平衡混合物中 $\text{[math]}$ 的含量 C . 降低 $\text{[math]}$ 的沸点 D . 提高 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的利用率

氮的化合物是重要的化工原料，其转化一直是化学研究的热点。

（1）氨催化氧化法是制硝酸的重要步骤，探究氨催化氧化反应的装置如图所示：
①氨催化氧化时会生成副产物N₂O。生成含等物质的量氮元素的NO与N₂O时，消耗的O₂的物质的量之比为。
②一段时间后，观察到装置M中有白烟生成，该白烟成分是(写化学式)。
③再经过一段时间观察到装置N中溶液变成蓝色，装置N中溶液变成蓝色的原因是。
（2）可用ClO₂将氮氧化物转化成NO $\text{[math]}$ 。向1 L含200 mg ClO₂的溶液中加入NaOH溶液调节至碱性，ClO₂转化为去除氮氧化物效果更好的NaClO₂ ，再通入NO气体进行反应。碱性条件下NaClO₂去除NO反应的离子方程式为。
（3）纳米铁粉可去除水中的NO $\text{[math]}$ 。控制其他条件不变，用纳米铁粉还原水体中的NO $\text{[math]}$ ，测得溶液中含氮物质(NO $\text{[math]}$ 、NO $\text{[math]}$ 、NH $\text{[math]}$ )浓度随时间变化如图所示：
①Fe去除水中的NO $\text{[math]}$ 的机理：NO $\text{[math]}$ 得到纳米铁粉失去的电子转化为NO $\text{[math]}$ ，极少量NO $\text{[math]}$ 在纳米铁粉或Cu表面得到电子转化为NH $\text{[math]}$ 。与不添加少量铜粉相比，添加少量铜粉时去除NO $\text{[math]}$ 效率更高，主要原因是。
②与初始溶液中NO $\text{[math]}$ 浓度相比，反应后溶液中所有含氮物质(NO $\text{[math]}$ 、NO $\text{[math]}$ 、NH $\text{[math]}$ )总浓度减小，原因是。

一定条件下，在某密闭容器中发生可逆反应 $\text{[math]}$ ，其能量变化如图所示，下列说法错误的是（）

A . 该反应是放热反应 B . 升高反应温度，可以实现 $\text{[math]}$ 的完全转化 C . 增大 $\text{[math]}$ 的浓度，反应速率增大 D . 断开反应物中的化学键吸收的总能量小于形成生成物中的化学键放出的总能量

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