氨是一種重要的化工原料，氨的合成和應用是當前的重要研究內容之一。

（1）傳統(tǒng)哈伯法合成氨工藝中相關的反應式為：  。

①該反應的平衡常數(shù)K的表達式為：K＝_________。升高溫度，K值________（填“增大”“減小”或“不變”）。

②不同溫度、壓強下，合成氨平衡體系中NH3的物質的量分數(shù)見下表（N2和H2的起始物質的量之比為1：3）。分析表中數(shù)據(jù)，__________（填溫度和壓強）時H2轉化率最高，實際工業(yè)生產不選用該條件的主要原因是________________。

③下列關于合成氨說法正確是___________（填字母）

A. 使用催化劑可以提高氮氣的轉化率

B. 尋找常溫下的合適催化劑是未來研究的方向

C. 由于△H<0、△S>0，故合成氨反應一定能自發(fā)進行

（2）最近美國Simons等科學家發(fā)明了不必使氨先裂化為氫就可直接用于燃料電池的方法。它既有液氫燃料電池的優(yōu)點，又克服了液氫不易保存的不足。其裝置為用鉑黑作為電極，加入電解質溶液中，一個電極通人空氣，另一電極通入氨氣。其電池反應為

你認為電解質溶液應顯______性（填“酸性”、“中性”、“堿性”），寫出負極電極反應式________。

 

【答案】

（12分）（1）①K＝（1分）  減少（1分）     ②200℃、100MPa（2分）

溫度低速率慢，而壓強太高生產設備條件難以實現(xiàn)（2分）  ③B（2分）

（2）堿性（2分） （2分）

【解析】

試題分析：（1）①化學平衡常數(shù)是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，則根據(jù)反應的方程式可知，該反應的平衡常數(shù)K＝。正方應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，所以K值減小。

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，在溫度為200℃、壓強為100MPa時，氨氣的含量最高。由于溫度低速率慢，而壓強太高生產設備條件難以實現(xiàn)，所以實際工業(yè)生產不選用該條件。

③催化劑不能改變平衡狀態(tài)，只能改變反應速率，A不正確；尋找常溫下的合適催化劑是未來研究的方向，B正確；根據(jù)方程式可知，該反應的熵值是減小，需要在一定條件下才能自發(fā)進行的，C不正確，答案選B。

（2）由于氨氣是堿性氣體，能和酸反應生成銨鹽，所以電解質溶液應顯堿性。原電池中負極失去電子，發(fā)生氧化反應，則氨氣在負極通入，電極反應式是2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋3H2O。

考點：考查化學平衡常數(shù)、外界條件對平衡狀態(tài)的影響、工業(yè)生產條件的控制以及原電池電極反應式的書寫等

點評：該題是高考中的常見考點和題型，屬于中等難度試題的考查，試題綜合性強，側重對學生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導與訓練，旨在考查學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力，有利于培養(yǎng)學生的邏輯推理能力和發(fā)散思維能力，提升學生的學科素養(yǎng)。

 

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

（2010?順義區(qū)一模）氨是一種重要的化工原料，某學習小組欲制取氨氣并探究其性質．請回答：
（1）實驗室制取氨氣的化學方程式是
2NH4Cl+Ca（OH）2
  △  
.
 
CaCl2+2NH3↑+2H2O
2NH4Cl+Ca（OH）2
  △  
.
 
CaCl2+2NH3↑+2H2O
．
（2）①如圖（1）是進行氨氣噴泉實驗的裝置，引發(fā)噴泉的操作步驟是
輕輕擠壓滴管，使少量水加入燒瓶，然后打開止水夾K
輕輕擠壓滴管，使少量水加入燒瓶，然后打開止水夾K
．
②氨氣使燒杯中溶液由無色變?yōu)榧t色，其原因是
NH3+H2O?NH3?H2O?NH4++OH-
NH3+H2O?NH3?H2O?NH4++OH-
（用電離方程式表示）．
（3）該小組同學設計了如圖（2）所示的實驗裝置（部分夾持儀器未畫出），探究氨氣的還原性并檢驗產物．

①實驗現(xiàn)象為：黑色CuO變?yōu)榧t色；白色無水CuSO4粉末變?yōu)樗{色；同時生成一種無色氣體，該氣體無污染．請寫出氨氣與CuO反應的化學方程式
3CuO+2NH3
  △  
.
 
3Cu+N2+3H2O
3CuO+2NH3
  △  
.
 
3Cu+N2+3H2O
．
②堿石灰的作用是
吸收氨氣中混有的水蒸氣，防止干擾產物水的測定
吸收氨氣中混有的水蒸氣，防止干擾產物水的測定
．
③該裝置存在明顯缺陷，請指出存在的問題并提出改進意見
此裝置無有尾氣吸收裝置，NH3排入大氣，污染環(huán)境；連接一個吸收氨氣裝置如圖所示：；
此裝置無有尾氣吸收裝置，NH3排入大氣，污染環(huán)境；連接一個吸收氨氣裝置如圖所示：；
．
（4）有同學認為：NH3與CuO反應生成的紅色物質中可能含有Cu2O．已知：Cu2O是一種堿性氧化物；在酸性溶液中，Cu+的穩(wěn)定性比Cu2+差（Cu+ 
H+
 Cu+Cu2+）．請你設計一個簡單的實驗檢驗該紅色物質中是否含有Cu2O．
取少許樣品，加入稀H2SO4，若溶液出現(xiàn)藍色，說明紅色物質中含有Cu2O反之則沒有
取少許樣品，加入稀H2SO4，若溶液出現(xiàn)藍色，說明紅色物質中含有Cu2O反之則沒有
；
（5）工業(yè)廢氣中的氮氧化物是主要的大氣污染物之一．為了治理污染，工業(yè)上常用氨氣與之發(fā)生反應：NOx+NH3→N2+H2O，使其轉化為無毒的N2．現(xiàn)有NO2和NO的混合氣體3.0L，跟3.4L（同溫同壓下）NH3反應，恰好使其全部轉化為氮氣，則原混合氣體中，NO2與NO的體積比是
7：3
7：3
．

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科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

氨是一種重要的化工原料，氨的合成與應用是當今重要研究內容之一。不同溫度、壓強下，合成氨平衡體系中NH3的物質的量分數(shù)見下表（N2和H2起始物質的量之比為1∶3）。

壓強(Mpa)

氨的平

衡含量(%)

溫度(℃)

0.1

10

20

30

60

100

200

15.3

81.5

86.4

89.9

95.4

98.8

300

2.2

52.0

64.2

71.0

84.2

92.6

400

0.4

25.1

38.2

47.0

65.2

79.8

500

0.1

10.6

19.1

26.4

42.2

57.5

600

0.05

4.5

9.1

13.8

23.1

31.4

回答下列有關問題：

（1）利用表中數(shù)據(jù)推斷得出合成氨的反應是__________反應（填“放熱”、“吸熱”或“無熱量變化”）。

（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在200℃和100MPa時，平衡體系中NH3的物質的量分數(shù)最高，而實際工業(yè)生產不選用該條件的主要原因是___________________________________。

（3）一定條件下，對在密閉容器中進行的合成氨反應達平衡后，其他條件不變時，若同時壓縮容器的體積和升高溫度達新平衡后，與原平衡相比，請將有關物理量的變化的情況填入下表中（填“增大”、“減小”或“可能增大也可能減小”）：

反應速率

平衡常數(shù)K

氨的體積分數(shù)

變化情況

（4）將1molH2和1molN2通入一體積不變的密閉容器中，在一定溫度和催化劑作用下，反應達到平衡，測得NH3的物質的量為0.3mol，此時若移走0.5molH2和0.5molN2，則反應達到新的平衡時，NH3的物質的量為_____________（選填答案編號）。

A．0.3mol     B．0.15mol     C．小于0.15mol    D．大于0.15mol，小于0.3mol

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科目：高中化學 來源： 題型：

（16分）氨是一種重要的化工原料，某學習小組欲制取氨氣并探究其性質。請回答：

（1）實驗室制取氨氣的化學方程式是               。

（2）①右圖是進行氨氣噴泉實驗的裝置，引發(fā)噴泉的操作步驟是                                  。

②氨氣使燒杯中溶液由無色變?yōu)榧t色，其原因是_______________________________（用電離方程式表示）。

（3）該小組同學設計了下圖所示的實驗裝置（部分夾持儀器未畫出），探究氨氣的還原性并檢驗產物。

① 實驗現(xiàn)象為：黑色CuO變?yōu)榧t色；白色無水CuSO4粉末變?yōu)樗{色；同時生成一種無色氣體，該氣體無污染。請寫出氨氣與CuO反應的化學方程式                        。

② 堿石灰的作用是                                            。

③該裝置存在明顯缺陷，請指出存在的問題并提出改進意見                      

                                                                         。

（4）有同學認為：NH3與CuO反應生成的紅色物質中可能含有Cu2O。已知：Cu2O是一種堿性氧化物；在酸性溶液中，Cu+的穩(wěn)定性比Cu2+差（Cu+Cu + Cu2+）。

請你設計一個簡單的實驗檢驗該紅色物質中是否含有Cu2O。                                                                           

                                                                ；

（5）工業(yè)廢氣中的氮氧化物是主要的大氣污染物之一。為了治理污染，工業(yè)上常用氨氣與之發(fā)生反應：NOx+NH3→N2+H2O，使其轉化為無毒的N2 �，F(xiàn)有NO2和NO的混合氣體3.0 L，跟3.4 L（同溫同壓下）NH3反應，恰好使其全部轉化為氮氣，則原混合氣體中，NO2與NO的體積比是__________。

 

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科目：高中化學 來源：2012-2013學年湖北省八校高三第一次聯(lián)考（12月）理綜化學試卷（解析版） 題型：填空題

氨是一種重要的化工產品，是氮肥工業(yè)、有機合成工業(yè)以及制造硝酸、銨鹽 和純堿的原料，也是一種常用的制冷劑。

(1)    實驗室制備氨氣的化學反應方程式為_________。

(2)    工業(yè)合成氨的反應方程式為：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H。下圖I是合成氨反應的能量與反應過程相關圖（未使用催化劑）；圖D是合成気反應在2L容器中、相同投料情況下、其它條件都不變時，某一反應條件的改變對反應的影響圖。

下列說法正確的是_______。

A.ΔH＝－92.4kJ/mol

B.使用催化劑會使E1的數(shù)值增大

C.為了提高轉化率，工業(yè)生產中反應的濃度越低越好

D.圖II是不同壓強下反應體系中氨的物質的量與反應時間關系圖，且PA<PB

E.圖II是不同溫度下反應體系中氨的物質的量與反應時間關系圖，且TA>TB；

F.該反應的平銜常數(shù)KA<KB

G.在曲線A條件下，反應從開始到平衡，消耗N2的平均速率為mol/(L·min)

(3)    —定溫度下，向一個容積為2 L的密閉容器中通入2 mol N2和7 mol H2，達到平衡時 測得容器的壓強為起始時的倍，則此溫度下的平衡常數(shù)為_______。在同一溫度，同一容器中，將起始物質改為amol N2  b molH2   c mol NH3 (a,b,c均不為零）欲使平衡混合物中各物質的質量與原平衡相同，則a,b,c滿足的關系為_____________(用含a,b,c的表達式表示），且欲使反應在起始時向逆反應方向進行，c的取值范圍是_______

(4)已知H2(g)的燃燒熱為285.8 kJ/mol，試寫出表示NH3(g)燃燒熱的熱化學反應方程式 _____。以氨氣為燃料可以設計制氨燃料電池（電極材料均為惰性電極,KOH溶液作電解質溶液）該電池負極電極反應式為_______經(jīng)測定，該電作過程中每放出1 mol N2實際提供460 kJ的電能，則該燃料電池的實際效率為_____(燃料電池的實標效率是指電池實際提供的電能占燃料電池反應所能釋放出的全部能量的百分數(shù))

 

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科目：高中化學 來源：北京市順義區(qū)2010年高三一模（理科綜合）化學部分 題型：實驗題

（16分）氨是一種重要的化工原料，某學習小組欲制取氨氣并探究其性質。請回答：

（1）實驗室制取氨氣的化學方程式是                。

（2）①右圖是進行氨氣噴泉實驗的裝置，引發(fā)噴泉的操作步驟是                                   。

②氨氣使燒杯中溶液由無色變?yōu)榧t色，其原因是_______________________________（用電離方程式表示）。

（3）該小組同學設計了下圖所示的實驗裝置（部分夾持儀器未畫出），探究氨氣的還原性并檢驗產物。

① 實驗現(xiàn)象為：黑色CuO變?yōu)榧t色；白色無水CuSO4粉末變?yōu)樗{色；同時生成一種無色氣體，該氣體無污染。請寫出氨氣與CuO反應的化學方程式                        。

② 堿石灰的作用是                                             。

③該裝置存在明顯缺陷，請指出存在的問題并提出改進意見                      

                                                                          。

（4）有同學認為：NH3與CuO反應生成的紅色物質中可能含有Cu2O。已知：Cu2O是一種堿性氧化物；在酸性溶液中，Cu+的穩(wěn)定性比Cu2+差（Cu+Cu + Cu2+）。

請你設計一個簡單的實驗檢驗該紅色物質中是否含有Cu2O。                                                                           

                                                                 ；

（5）工業(yè)廢氣中的氮氧化物是主要的大氣污染物之一。為了治理污染，工業(yè)上常用氨氣與之發(fā)生反應：NOx+NH3→N2+H2O，使其轉化為無毒的N2 �，F(xiàn)有NO2和NO的混合氣體3.0 L，跟3.4 L（同溫同壓下）NH3反應，恰好使其全部轉化為氮氣，則原混合氣體中，NO2與NO的體積比是__________。

 

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