解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷158
氨在工农业生产中应用广泛，可由N2、H2合成NH3。
（1）天然气蒸汽转化法是目前获取原料气中H2的主流方法。CH4经过两步反应完全转化为H2和CO2，其能量变化示意图如图：
结合图像，写出CH4通过蒸汽转化为CO2和H2的热化学方程式：___ 。
（2）利用透氧膜，一步即获得N2、H2，工作原理如图所示(空气中N2与O2的物质的量之比按4∶1计)。
①起还原作用的物质是___ 。
②膜Ⅰ侧所得气体中
=2，CH4、H2O、O2反应的化学方程式是___ 。
（3）甲小组模拟工业合成氨在一恒温恒容的密闭容器中发生反应：N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0。t1min时达到平衡，在t2min时改变某一条件，其反应过程如图所示，下列说法正确的是___ 。
A.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数：KⅠ<KⅡ
B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，NH3的体积分数：φ(Ⅰ)<φ(Ⅱ)
C.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡的标志是混合气体的密度不再发生变化
D.t2min时改变的条件可以是向密闭容器中加N2和H2的混合气
（4）乙小组模拟不同条件下的合成氨反应，向容器中充入9.0molN2和23.0molH2，不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系如图。
①T1、T2、T3由大到小的排序为___ 。
②在T2、60MPa条件下，A点v正___ (填“>”“<”或“=”)v逆，理由是___ 。
③计算T2、60MPa平衡体系的平衡常数Kp=___ MPa-2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，保留2位有效数字)。
（1）天然气蒸汽转化法是目前获取原料气中H2的主流方法。CH4经过两步反应完全转化为H2和CO2，其能量变化示意图如图：
结合图像，写出CH4通过蒸汽转化为CO2和H2的热化学方程式：
（2）利用透氧膜，一步即获得N2、H2，工作原理如图所示(空气中N2与O2的物质的量之比按4∶1计)。
①起还原作用的物质是
②膜Ⅰ侧所得气体中
=2，CH4、H2O、O2反应的化学方程式是（3）甲小组模拟工业合成氨在一恒温恒容的密闭容器中发生反应：N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0。t1min时达到平衡，在t2min时改变某一条件，其反应过程如图所示，下列说法正确的是A.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数：KⅠ<KⅡ
B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，NH3的体积分数：φ(Ⅰ)<φ(Ⅱ)
C.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡的标志是混合气体的密度不再发生变化
D.t2min时改变的条件可以是向密闭容器中加N2和H2的混合气
（4）乙小组模拟不同条件下的合成氨反应，向容器中充入9.0molN2和23.0molH2，不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系如图。
①T1、T2、T3由大到小的排序为
②在T2、60MPa条件下，A点v正
③计算T2、60MPa平衡体系的平衡常数Kp=
19-20高三下·云南楚雄·阶段练习
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氨的用途十分广泛，是现代工业、农业生产最基础的化工原料之一。
I．以氨为原料可生产尿素：2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(l)+H2O(g) ΔH， 其反应分两步进行：
①2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(l) ΔH1=−117kJ·mol−1
②NH2COONH4(l)CO(NH2)2(l)+H2O(g) ΔH2=+15kJ·mol−1
(1)生产尿素的决速步骤是第二步，可判断活化能较小的是_______ (填“①”或“②”)。
(2)总反应的ΔH=_______ 。
Ⅱ．传统的“哈伯法”合成氨原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol−1 ΔS=−200J·K−1·mol−1
(3)上述反应在常温下_______ (填“能”或“不能”)自发进行。
(4)一定条件下，在恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和H2发生反应生成NH3下列状态能说明反应达到平衡的是_______(填标号)。
(5)科研小组模拟不同条件下的合成氨反应，向体积可变的密闭容器中充入6mol N2和10mol H2，不同温度下平衡时氨气的体积分数与总压强(p)的关系如图所示。
①T1、T2、T3由小到大的顺序为_______ 。
②在T2、60MPa条件下，平衡时N2的转化率为_______ ％；平衡常数Kp=_______ (保留两位有效数字)。(用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压x物质的量分数)
I．以氨为原料可生产尿素：2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(l)+H2O(g) ΔH， 其反应分两步进行：①2NH3(g)+CO2(g)
NH2COONH4(l) ΔH1=−117kJ·mol−1②NH2COONH4(l)
CO(NH2)2(l)+H2O(g) ΔH2=+15kJ·mol−1(1)生产尿素的决速步骤是第二步，可判断活化能较小的是
(2)总反应的ΔH=
Ⅱ．传统的“哈伯法”合成氨原理为：N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol−1 ΔS=−200J·K−1·mol−1(3)上述反应在常温下
(4)一定条件下，在恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和H2发生反应生成NH3下列状态能说明反应达到平衡的是_______(填标号)。
| A．容器内气体的平均摩尔质量不变 | B．N2的体积分数不变 |
| C．混合气体的颜色不再改变 | D．3v正(NH3)=2v逆(H2) |
①T1、T2、T3由小到大的顺序为
②在T2、60MPa条件下，平衡时N2的转化率为
合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，一种工业合成氨的简易流程图如下：
(1)根据下表中键能写出合成氨的热化学方程式___________ 。
(2)步骤Ⅱ中制氢气原理如下：
a． CH4(g)＋H2O(g)
CO(g)＋3H2(g) ΔH1=＋206.4 kJ·mol-1
b． CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH2= QkJ·mol-1
利用反应b将CO进一步转化，可提高H2产量。反应b化学平衡常数K和温度T的关系如表：
①该反应为___________ 反应(填“吸热”或“放热”)；某温度下，体系中各物质的平衡浓度符合下式：5c(CO2)·c(H2)=3c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为___________ 。
②恒温恒容密闭容器中，能说明反应a达到平衡状态的是___________
A．混合气体的压强不再发生变化 B．混合气体的密度不再发生变化
C．c(CO)与c(CH4)相等 D．3v正(CH4)=v逆(H2)
(3)下面图表示500 ℃、60.0 MPa条件下，合成氨反应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的平衡转化率为___________ %(结果保留一位小数)。
(4)科研小组模拟不同条件下的合成氨反应，向容器中充入9.0 mol N2和23.0 mol H2，不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系如图。
①T1、T2、T3由大到小的排序为___________ 。
②在T2、60 MPa条件下，A点v正___________ v逆 (填“大于”、“小于”或“等于”)，理由是___________ 。
③在温度T2压强60 MPa时，计算平衡常数Kp=___________ MPa-2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，列出计算式即可)。
(1)根据下表中键能写出合成氨的热化学方程式
| 化学键 | H—H | O—H | N≡N | H—N |
| E/(kJ·mol-1) | 436 | 465 | 946 | 391 |
(2)步骤Ⅱ中制氢气原理如下：
a． CH4(g)＋H2O(g)
CO(g)＋3H2(g) ΔH1=＋206.4 kJ·mol-1b． CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g) ΔH2= QkJ·mol-1利用反应b将CO进一步转化，可提高H2产量。反应b化学平衡常数K和温度T的关系如表：
| T/℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
| K | 2.6 | 1.7 | 1.0 | 0.9 | 0.6 |
①该反应为
②恒温恒容密闭容器中，能说明反应a达到平衡状态的是
A．混合气体的压强不再发生变化 B．混合气体的密度不再发生变化
C．c(CO)与c(CH4)相等 D．3v正(CH4)=v逆(H2)
(3)下面图表示500 ℃、60.0 MPa条件下，合成氨反应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的平衡转化率为
(4)科研小组模拟不同条件下的合成氨反应，向容器中充入9.0 mol N2和23.0 mol H2，不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系如图。
①T1、T2、T3由大到小的排序为
②在T2、60 MPa条件下，A点v正
③在温度T2压强60 MPa时，计算平衡常数Kp=
工业合成氨的热化学方程式为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ•mol-1。请回答下列问题：
(1)已知：
则1molN－H键断裂吸收的能量为______ kJ。
(2)制备原料气氢气的原理之一为：CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H。该反应化学平衡常数K和温度T的关系如表：
①该反应的△H______ 0(填“>”“<”或“=”)。
②某温度时，体系中各物质的平衡浓度符合5c(CO2)•c(H2)=3c(CO)•c(H2O)，判断此时的温度为_____ ℃。
(3)科研小组模拟不同条件下的合成氨反应，向体积可变的密闭容器中充入9.0molN2和23.0molH2，不同温度下平衡时氨气的体积分数与总压强(P)的关系如图所示。
①T1、T2、T3由大到小的排序为______ 。
②在T3、60MPa条件下，A点的v正______ v逆(填“>”“<”或“=”)。
③在T2、60MPa条件下，平衡时N2的转化率为______ %(保留小数点后一位)；平衡常数Kp=_____ MPa-2(用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数，列出计算式即可)。
2NH3(g) △H=-92.4kJ•mol-1。请回答下列问题：(1)已知：
则1molN－H键断裂吸收的能量为
(2)制备原料气氢气的原理之一为：CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H。该反应化学平衡常数K和温度T的关系如表：| T/℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
| K | 2.6 | 1.7 | 1.0 | 0.9 | 0.6 |
①该反应的△H
②某温度时，体系中各物质的平衡浓度符合5c(CO2)•c(H2)=3c(CO)•c(H2O)，判断此时的温度为
(3)科研小组模拟不同条件下的合成氨反应，向体积可变的密闭容器中充入9.0molN2和23.0molH2，不同温度下平衡时氨气的体积分数与总压强(P)的关系如图所示。
①T1、T2、T3由大到小的排序为
②在T3、60MPa条件下，A点的v正
③在T2、60MPa条件下，平衡时N2的转化率为
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