解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷148
随着农业发展和军工生产的需要，科学家们先后研究并实现了氨的工业生产，今日粮食的产量之高也离不开合成氨工业的发展。除了氨气外，含氮物质在生活中也随处可见。
(1)下列关于NH3性质的解释合理的是______ (单选)。
(2)合成氨工业先驱哈伯(P•Haber)利用N2和H2在Fe催化作用下最早人工合成氨气，请根据表中键能的相关数据，计算合成氨反应的热效应：N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=______ kJ•mol-1。
(3)下列关于合成氨工艺的下列理解，正确的是______ (单选)。
(4)尿素(NH2CONH2)又称碳酰胺，是含氮量最高的氮肥，同时也是一种重要的化工产品，有很多用途。工业上利用二氧化碳和氨气在一定条件下合成尿素，涉及的反应如下：
反应Ⅰ：2NH3(g)+CO2(g)=H2NCOONH4(s)(氨基甲酸铵) ΔH1=-272kJ•mol-1
反应Ⅱ：H2NCOONH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH2=138kJ•mol-1
写出二氧化碳和氨气合成尿素固体和水蒸气的总热化学方程式______ 。
(5)上述反应自发进行的条件是______ (填“低温”、“高温”或“任意条件”)。
(6)化工生产中利用尿素溶液可吸收尾气中的氯气，生成两种气体，一种是空气的主要成分，另一种是温室气体的主要成分，同时溶液pH降低，该反应的化学方程式______ 。
(7)利用NO2与NH3的反应构成电池的方法(产物中一种是无毒气体，且在空气中占比较大)，既能实现有效消除氮氧化物的排放，又能提供电能，装置如图所示。
其中A电极的电极反应式为______ 。
(8)下列关于该电池的说法正确的是______ (不定项)。
(1)下列关于NH3性质的解释合理的是
| A．NH3分子中氮原子的杂化方式是sp2，空间构型是平面三角形 |
| B．NH3分子中氮原子的价层电子对数为3 |
| C．8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：2 |
D．氨水中存在NH ，因为NH3•H2O是离子化合物 |
2NH3(g) ΔH=| 化学键 | HH | NH | N≡N |
| 键能/( kJ•mol-1) | 436 | 391 | 945 |
| A．当温度、压强一定时，在原料气中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率 |
| B．增大体系的压强能增大活化分子的百分数，从而加快反应速率 |
| C．合成氨反应选择在高温条件下进行时为了使平衡向正反应方向 |
| D．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生 |
反应Ⅰ：2NH3(g)+CO2(g)=H2NCOONH4(s)(氨基甲酸铵) ΔH1=-272kJ•mol-1
反应Ⅱ：H2NCOONH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH2=138kJ•mol-1
写出二氧化碳和氨气合成尿素固体和水蒸气的总热化学方程式
(5)上述反应自发进行的条件是
(6)化工生产中利用尿素溶液可吸收尾气中的氯气，生成两种气体，一种是空气的主要成分，另一种是温室气体的主要成分，同时溶液pH降低，该反应的化学方程式
(7)利用NO2与NH3的反应构成电池的方法(产物中一种是无毒气体，且在空气中占比较大)，既能实现有效消除氮氧化物的排放，又能提供电能，装置如图所示。
其中A电极的电极反应式为
(8)下列关于该电池的说法正确的是
| A．电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极 |
| B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阳离子交换膜 |
| C．反应的总方程是6NO2+8NH3=7N2+12H2O |
| D．当有4.48LNO2(标准状况下)被处理时，转移电子物质的量为0.8mol |
22-23高二下·上海宝山·期中
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H2NCOONH4(s)（氨基甲酸铵） ΔH1=-272kJ·mol-1
合成氨工艺是人工固氮的重要途径。
I．N2和H2生成NH3反应的反应热(ΔH)、活化能(Ea)为：0.5N2(g)+1.5H2(g)
NH3(g) ΔH (298K)= -46.2kJ ·mol-1 Ea= 253.8kJ·mol-l
(1)氨的分解反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的活化能 Ea=___________ 。
(2)下列关于该合成氨工艺的理解正确的是___________ 。
A．合成氨实际工业生产条件是高温、高压、合适的催化剂
B．当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，不会改变平衡转化率
C．基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，有利于提高正反应速率
D．分离空气可得N2，通过天然气和水蒸气转化可得H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生。
II．一些学者对甲烷-氮气直接合成氨进行了研究。
(3)不同温度条件对反应的影响
常压时在某催化剂作用下，将75%CH4—25%N2 (体积分数)混合原料气通入反应器，流速恒为60mL ·min-1.催化剂的活性以速率v (mol·g-1·s-1 )表示，计算公式：v=n/mt (式中，n为物。质的量/mol， m为催化剂质量/g，t 为吸收时间/s)。得下表数据：
①分析表中数据可知，甲烷的转化速率随温度的升高而___________ ( 填“增大“减小”或“不变”)，用碰撞理论解释原因：___________ 。
②研究表明，提高温度有利于提高反应速率，也会生成石墨碳造成催化剂表面积炭，故700℃ 为该反应的理想温度。根据上表数据，计算700°C时甲烷的转化率___________ (用含Vm的算式表示，该反应条件下气体摩尔体积为Vm L·mol-1)。
③700℃ 时，某催化剂对甲烷氮气合成氨的反应，甲烷转化速率随反应时间变化的关系如图所示。请在此图上画出氨的生成速率随反应时间变化的关系图___________ 。
(4)另有学者研究甲烷-氮气在质子交换膜作用下低温常压电化学合成氨，同时获得副产品乙烯。写出该过程的阳极电极反应式：___________ 。
I．N2和H2生成NH3反应的反应热(ΔH)、活化能(Ea)为：0.5N2(g)+1.5H2(g)
NH3(g) ΔH (298K)= -46.2kJ ·mol-1 Ea= 253.8kJ·mol-l(1)氨的分解反应2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)的活化能 Ea=(2)下列关于该合成氨工艺的理解正确的是
A．合成氨实际工业生产条件是高温、高压、合适的催化剂
B．当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，不会改变平衡转化率
C．基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，有利于提高正反应速率
D．分离空气可得N2，通过天然气和水蒸气转化可得H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生。
II．一些学者对甲烷-氮气直接合成氨进行了研究。
(3)不同温度条件对反应的影响
常压时在某催化剂作用下，将75%CH4—25%N2 (体积分数)混合原料气通入反应器，流速恒为60mL ·min-1.催化剂的活性以速率v (mol·g-1·s-1 )表示，计算公式：v=n/mt (式中，n为物。质的量/mol， m为催化剂质量/g，t 为吸收时间/s)。得下表数据：
| 催化剂 | 温度 | 甲烷转化速率 / mol·g-1·s-1 | 选择性/% | 氨生成速率。 / mol·g-1·s-1 | ||
| 乙烯 | 乙烷 | 其它 | ||||
| 15g | ≤500℃ | / | / | / | / | / |
| 15g | 600°C | 7.0×10-8 | 0.25 | 0.44 | 99.31 | 3.167×10-9 |
| 15g | 700°C | 6.0× 10-7 | 0.054 | 0.056 | 99.89 | 1.264 ×10-8 |
| 15g | 800°C | 2.0 ×10-6 | 0.0146 | 0.006 | 99.98 | 1.645 ×10-8 |
②研究表明，提高温度有利于提高反应速率，也会生成石墨碳造成催化剂表面积炭，故700℃ 为该反应的理想温度。根据上表数据，计算700°C时甲烷的转化率
③700℃ 时，某催化剂对甲烷氮气合成氨的反应，甲烷转化速率随反应时间变化的关系如图所示。请在此图上画出氨的生成速率随反应时间变化的关系图
(4)另有学者研究甲烷-氮气在质子交换膜作用下低温常压电化学合成氨，同时获得副产品乙烯。写出该过程的阳极电极反应式：
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