解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷245
合成氨对人类的生存和发展有着重要意义，1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮。
（1）化学家Gethard Ertl证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程，示意图如下：
下列说法正确的是_____ （填标号）。
a.①表示N2、H2分子中均是单键
b.该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成
c.③→④需要吸收能量
d.②→③需要吸收能量
（2）已知
；
，请分析工业上选用氮气与氢气反应固氮，而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是_____ 。
（3）对于反应，在一定条件下氨的平衡含量如下表。
哈伯选用的条件是
、
，而非
、，可能的原因是_____ 。（提示：温度会影响催化剂的活性）
（4）一定温度下，向容积恒定的密闭容器中充入1mol氮气和3mol氢气，一段时间后达化学平衡状态。若保持其他条件不变，向上述平衡体系中再充入1mol氮气和3mol氢气，氮气的平衡转化率_____ （填“变大”“变小”或“不变”）。
（5）合成氨需要选择合适的催化剂，分别选用A、B、C三种催化剂进行实验，所得结果如下图所示（其他条件相同），则实际生产中适宜选择的催化剂是_____ （填“A"“B”或“C”）。
（6）下图是当反应器中按
投料后，在、
、
反应达到平衡时，混合物中
的物质的量分数随总压强的变化曲线。
①曲线a、b、c对应温度较高的是______ （填“a”或“b”或“c”）。
②列出b点平衡常数的计算式
_____ （用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数；不要求计算结果）。
（1）化学家Gethard Ertl证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程，示意图如下：
下列说法正确的是
a.①表示N2、H2分子中均是单键
b.该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成
c.③→④需要吸收能量
d.②→③需要吸收能量
（2）已知
；，请分析工业上选用氮气与氢气反应固氮，而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是（3）对于反应
，在一定条件下氨的平衡含量如下表。| 温度/℃ | 压强/ | 氨的平衡含量 |
| 200 | 10 | 81.5% |
| 550 | 10 | 8.25% |
哈伯选用的条件是
、，而非、，可能的原因是（4）一定温度下，向容积恒定的密闭容器中充入1mol氮气和3mol氢气，一段时间后达化学平衡状态。若保持其他条件不变，向上述平衡体系中再充入1mol氮气和3mol氢气，氮气的平衡转化率
（5）合成氨需要选择合适的催化剂，分别选用A、B、C三种催化剂进行实验，所得结果如下图所示（其他条件相同），则实际生产中适宜选择的催化剂是
（6）下图是当反应器中按
投料后，在、、反应达到平衡时，混合物中的物质的量分数随总压强的变化曲线。①曲线a、b、c对应温度较高的是
②列出b点平衡常数的计算式
20-21高二上·河南·阶段练习
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合成氨对人类的生存和发展有着重要意义，1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮。
(1)反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)的化学平衡常数表达式为_______ 。
(2)请结合下列数据分析，工业上选用氮气与氢气反应固氮，而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是_______ 。
(3)对于反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，在一定条件下氨的平衡含量如下表。
①该反应为_______ (填“吸热”或“放热”)反应。
②其他条件不变时，温度升高氨的平衡含量减小的原因是_______ (填字母序号)。
a.温度升高，正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡逆向移动
b.温度升高，浓度商(Q)变大，Q>K，平衡逆向移动
c.温度升高，活化分子数增多，反应速率加快
d.温度升高，K变小，平衡逆向移动
③哈伯选用的条件是550℃、10MPa，而非200℃、10MPa，可能的原因是_______ 。
(4)一定温度下，在容积恒定的密闭容器中充入1mol氮气和3mol氢气，一段时间后达化学平衡状态。若保持其他条件不变，向上述平衡体系中再充入1mol氮气和3mol氢气，氮气的平衡转化率_______ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)T℃时，在有催化剂的恒容密闭容器中充入N2和H2。下图为不同投料比[n(H2)/n(N2)]时某反应物X的平衡转化率变化曲线。
①反应物X是_______ (填“N2”或“H2”)。
②判断依据是_______ 。
(6)在其他条件相同时，下图为分别测定不同压强、不同温度下，N2的平衡转化率。L表示_______ ，其中X1_______ X2(填“>”或“<”)。
(1)反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)的化学平衡常数表达式为
(2)请结合下列数据分析，工业上选用氮气与氢气反应固氮，而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是
| 序号 | 化学反应 | K(298K)的数值 |
| ① | N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) | 5×10-31 |
| ② | N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) | 4.1×106 |
(3)对于反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，在一定条件下氨的平衡含量如下表。
| 温度/℃ | 压强/MPa | 氨的平衡含量 |
| 200 | 10 | 81.5% |
| 550 | 10 | 8.25% |
①该反应为
②其他条件不变时，温度升高氨的平衡含量减小的原因是
a.温度升高，正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡逆向移动
b.温度升高，浓度商(Q)变大，Q>K，平衡逆向移动
c.温度升高，活化分子数增多，反应速率加快
d.温度升高，K变小，平衡逆向移动
③哈伯选用的条件是550℃、10MPa，而非200℃、10MPa，可能的原因是
(4)一定温度下，在容积恒定的密闭容器中充入1mol氮气和3mol氢气，一段时间后达化学平衡状态。若保持其他条件不变，向上述平衡体系中再充入1mol氮气和3mol氢气，氮气的平衡转化率
(5)T℃时，在有催化剂的恒容密闭容器中充入N2和H2。下图为不同投料比[n(H2)/n(N2)]时某反应物X的平衡转化率变化曲线。
①反应物X是
②判断依据是
(6)在其他条件相同时，下图为分别测定不同压强、不同温度下，N2的平衡转化率。L表示
1909年哈伯(P•Haber)在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮，对人类的生存和发展有着重要意义，因此获得了诺贝尔奖。请回答：
(1)已知：①N2(g)+O2(g)
2NO(g) K(298K)=5×10-31
②N2(g)+3H2(g2NH3(g) K(298K)=4×106
分析以上数据，说明工业固氮选择反应②而非反应①的原因是_____ 。
(2)在铁触媒催化和30MPa下，合成氨反应平衡体系中氨的含量随温度的变化如下表所示。
目前工业实际生产一般选择500℃，其主要原因是_____ 。
(3)化学家GethardErtl证实了氮气与氢气在固体催化剂表面合成氨的过程，示意图如下：
下列说法正确的是_____
(4)在如图密闭容器中充入2molN2和6molH2，固定活塞保持容器体积为5L，在一定温度下催化反应，NH3的物质的量浓度随时间的变化如图所示。求：
①前3min内平均反应速率：v(H2)=_____ 。
②平衡常数：K=_____ 。
③若在4min时，开启活塞保持恒温恒压，从容器中快速分离出2molNH3，在6min时，反应重新达到化学平衡，在下图1中画出4～8min内氨气的浓度变化曲线_____ 。
(5)我国科学家研制了Ti-H-Fe双温区催化剂(温差达100℃)合成氨，其主反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
①②③所在Fe区域为_____ 温区(填：高或低)，有利于_____ ；
④⑤所在Ti-H区域的温度有利于_____ 。
(1)已知：①N2(g)+O2(g)
2NO(g) K(298K)=5×10-31②N2(g)+3H2(g
2NH3(g) K(298K)=4×106分析以上数据，说明工业固氮选择反应②而非反应①的原因是
(2)在铁触媒催化和30MPa下，合成氨反应平衡体系中氨的含量随温度的变化如下表所示。
| 温度/℃ | 200 | 300 | 400 | 500 |
| 氨的平衡含量 | 89.9% | 71.0% | 47.0% | 26.4% |
(3)化学家GethardErtl证实了氮气与氢气在固体催化剂表面合成氨的过程，示意图如下：
下列说法正确的是_____
| A．①→②吸附过程放热，有利于化学键的断裂，从而降低反应的活化能 |
| B．整个反应过程中，能量状态最低的是⑤处 |
| C．适时从反应体系中分离出氨气，有利于提高氨的解吸速率 |
| D．氮气和氢气以一定流速通过反应器，是否使用催化剂，对反应物的转化率无影响 |
①前3min内平均反应速率：v(H2)=
②平衡常数：K=
③若在4min时，开启活塞保持恒温恒压，从容器中快速分离出2molNH3，在6min时，反应重新达到化学平衡，在下图1中画出4～8min内氨气的浓度变化曲线
(5)我国科学家研制了Ti-H-Fe双温区催化剂(温差达100℃)合成氨，其主反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
①②③所在Fe区域为
④⑤所在Ti-H区域的温度有利于
合成氨反应是目前最有效工业固氮的方法，解决数亿人口生存问题。
（1）科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。
写出合成氨的热化学方程式：__________ ；该反应历程中最大能垒对应的化学方程式为：______ 。
（2）如图所示，合成氨反应中未使用催化剂时，逆反应的活化能Ea（逆）＝______ kJ·mol－1；使用催化剂之后，正反应的活化能为___ kJ·mol－1。
（3）恒温下，往一个4L的密闭容器中充入5.2 mol H2和2mol N2，反应过程中对NH3的浓度进行检测，得到的数据如下表所示：
①求20 min内用H2表示的反应速率为__________ ；平衡时N2的转化率为________ ；
②若维持容器体积不变，温度不变，向原平衡体系中加入H2、N2和NH3各4mol，化学平衡将向_______ 反应方向移动（填“正”或“逆”）。
（4）下列描述能说明该可逆反应达到化学平衡状态的有_________ （填序号）。
A 容器内的压强不变
B 容器内气体的密度不变
C 相同时间内有3molH—H键断裂，有6molN—H键形成
D 气体的平均相对分子质量不变
E
（5）充分反应后达到平衡。下列说法中正确的是____________ 。
A 保持体积不变，降温，平衡右移，逆反应速率增大
B 保持体积、温度不变，充入氦气后，正反应速率将增大
C 保持体积、温度不变，充入NH3气体，平衡向右移动
D 保持温度、压强不变，充入氦气后，平衡向左移动
（6）合成氨需要选择合适的催化剂，分别选用A、B、C三种催化剂进行实验，所得结果如图所示（其他条件相同），则实际生产中适宜选择的催化剂是__ （填“A”“B”或“C”），理由是________ 。
（7）如图是当反应器中按n（N2）∶n（H2）＝1∶3投料后，在200 ℃、400 ℃、600 ℃反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随总压强的变化曲线。
曲线a、b对应温度较高的是___ （填“a”或“b”）。
（1）科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。
写出合成氨的热化学方程式：
（2）如图所示，合成氨反应中未使用催化剂时，逆反应的活化能Ea（逆）＝
（3）恒温下，往一个4L的密闭容器中充入5.2 mol H2和2mol N2，反应过程中对NH3的浓度进行检测，得到的数据如下表所示：
| 时间/min | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
| c（NH3）/mol·L-1 | 0.08 | 0.14 | 0.18 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
①求20 min内用H2表示的反应速率为
②若维持容器体积不变，温度不变，向原平衡体系中加入H2、N2和NH3各4mol，化学平衡将向
（4）下列描述能说明该可逆反应达到化学平衡状态的有
A 容器内的压强不变
B 容器内气体的密度不变
C 相同时间内有3molH—H键断裂，有6molN—H键形成
D 气体的平均相对分子质量不变
E
（5）充分反应后达到平衡。下列说法中正确的是
A 保持体积不变，降温，平衡右移，逆反应速率增大
B 保持体积、温度不变，充入氦气后，正反应速率将增大
C 保持体积、温度不变，充入NH3气体，平衡向右移动
D 保持温度、压强不变，充入氦气后，平衡向左移动
（6）合成氨需要选择合适的催化剂，分别选用A、B、C三种催化剂进行实验，所得结果如图所示（其他条件相同），则实际生产中适宜选择的催化剂是
（7）如图是当反应器中按n（N2）∶n（H2）＝1∶3投料后，在200 ℃、400 ℃、600 ℃反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随总压强的变化曲线。
曲线a、b对应温度较高的是
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