氨的合成是最重要的化工生產(chǎn)之一.
Ⅰ.工業(yè)上合成氨用的H
2有多種制取的方法:
①用焦炭跟水反應(yīng):C(s)+H
2O(g)
CO(g)+H
2(g);
②用天然氣跟水蒸氣反應(yīng):CH
4(g)+H
2O(g)
CO(g)+3H
2(g)
已知有關(guān)反應(yīng)的能量變化如圖1,且方法②的反應(yīng)只能在高溫下發(fā)生,則方法②中反應(yīng)的△H=
kJ/moL.
Ⅱ.在3個1L的密閉容器中,同溫度下、使用相同催化劑分別進(jìn)行反應(yīng):3H
2(g)+N
2(g)
2NH
3(g),按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫、恒容,反應(yīng)達(dá)到平衡時有關(guān)數(shù)據(jù)為:
容 器 |
甲 |
乙 |
丙 |
反應(yīng)物投入量 |
3mol H2、2mol N2 |
6mol H2、4mol N2 |
2mol NH3 |
達(dá)到平衡的時間(min) |
t |
5 |
8 |
平衡時N2的濃度(mol?L-1) |
c1 |
3 |
|
N2的體積分?jǐn)?shù) |
ω1 |
ω2 |
ω3 |
混合氣體密度(g?L-1) |
ρ1 |
ρ2 |
|
(1)下列能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是
a.容器內(nèi)N
2、H
2、NH
3的濃度之比為1:3:2 b.v(N
2)
正=3v(H
2)
逆c.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變 d.混合氣體的密度保持不變
(2)甲容器中達(dá)到平衡所需要的時間t
5min(填>、<或=)
(3)乙中從反應(yīng)開始到平衡時N
2的平均反應(yīng)速率
(注明單位).
(4)分析上表數(shù)據(jù),下列關(guān)系正確的是
.
a.2c
1=3mol/L b.ω
1=ω
2 c. 2ρ
1=ρ
2(5)該溫度下,容器乙中,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
(用分?jǐn)?shù)表示)(mol/L)
-2.
(6)常溫下NH
4+(aq)+H
2O(l)?NH
3?H
2O(aq)+H
+(aq)的化學(xué)平衡常數(shù)為5.55×10
-10mol?L
-1,則NH
3?H
2O的電離平衡常數(shù)K=
(保留三位有效數(shù)字).已知草酸的電離常數(shù)為:Ka
1=5.9×10
-2 Ka
2=6.4×10
-5,則草酸氫銨的水溶液中離子濃度由大到小的順序是:
.
Ⅲ.(1)有人設(shè)想以N
2和H
2為反應(yīng)物,以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液,可制造出既能提供電能,又能固氮的新型燃料電池,裝置如圖2所示.電池正極的電極反應(yīng)式是
,A是
.
(2)用氨合成尿素的反應(yīng)為2NH
3(g)+CO
2(g)?CO(NH
2)
2(s)+H
2O(g).工業(yè)生產(chǎn)時,原料氣帶有水蒸氣.圖3表示CO
2的轉(zhuǎn)化率與氨碳比
、水碳比
的變化關(guān)系.
①曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應(yīng)的水碳比最大的是
.
②測得B點(diǎn)氨的轉(zhuǎn)化率為40%,則x
1
.