氨的合成是最重要的化工生产之一。Ⅰ．工业上合成氨用的H2有多种制取的方法：①用焦炭跟水反应：C(s)+H2O(...

问题详情：

氨的合成是最重要的化工生产之一。

Ⅰ．工业上合成氨用的H2有多种制取的方法：

① 用焦炭跟水反应：C(s) + H2O(g)  CO(g) + H2(g)；

② 用天然气跟水蒸气反应：CH4(g) + H2O(g)  CO(g)+ 3H2(g)

已知有关反应的能量变化如下图，且方法②的反应只能在高温下发生，

则方法②中反应的ΔH =___________ kJ/moL。

Ⅱ．在3个1L的密闭容器中，同温度下、使用相同催化剂分别进行反应：

3H2(g) + N2(g)  2NH3(g)，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，反应达到平衡时有关数据为：

(1) 下列能说明该反应已达到平衡状态的是

a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1︰3︰2    b．v(N2)正＝3v(H2)逆   

    c．容器内压强保持不变                         d．混合气体的密度保持不变

(2) *容器中达到平衡所需要的时间t    5min (填>、< 或=)

(3) 乙中从反应开始到平衡时N2的平均反应速率                 (注明单位)。

(4) 分析上表数据，下列关系正确的是________.

a．2c1 = 3mol/L         b．ω1 = ω2       c． 2ρ1 = ρ2    

(5) 该温度下，容器乙中，该反应的平衡常数K=__________（用分数表示）(mol/L)－2。 (6) 常温下NH4＋(aq) + H2O(l)  NH3•H2O(aq) + H＋(aq)的化学平衡常数为5.55×10—10 mol·L—1，则NH3•H2O的电离平衡常数K=                 (保留三位有效数字)。已知草*的电离常数为：Ka1=5.9×10—2  Ka2=6.4×10—5，则草**铵的水溶液中离子浓度由大到小的顺序是：________________________________________。 Ⅲ．(1)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐*为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图1所示。 电池正极的电极反应式是                             ，A是             。

(2)用氨合成尿素的反应为2NH3(g) + CO2(g)  CO(NH2)2(s)+ H2O(g)。工业生产时，原料气带有水蒸气。图2表示CO2的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系。 ①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是                     。 ②测得B点氨的转化率为40%，则x1                        。

【回答】

【知识点】反应热和焓变、反应速率、化学平衡常数的含义、化学平衡状态的判断

【*解析】  Ⅰ．ΔH =+(a+3b—c) (2分)

Ⅱ．(1)  c  (1分)      (2)  t > 5  (1分)    (3)  0.2 mol·L—1·min—1(1分，无单位0分)

(4)  c (1分)    (5)  K= 4/81(2分)    (6) 1.80×10—5mol·L-1(1分，无单位0分)

 C(NH4+)＞C(HC2O4—)＞C(H+)＞C(C2O42—)＞C(OH—)  (2分)

Ⅲ．(1) N2 + 6e— + 8H+ ＝ 2NH4+ (1分)；NH4Cl (1分)    (2) Ⅲ(1分)；3 (1分)

 解析：：Ⅰ．图1、图2、图3写出热化学方程式分别为： ①CO（g）+1/2 O2（g）═CO2（g）△H=-akJ•mol-1 ②H2（g）+1/2 O2（g）═H2O（g）△H=-bkJ•mol-1 ③CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H=-ckJ•mol-1， 由③-（①+②×3）得：CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）△H=+（a+3b-c）kJ•mol-1，

Ⅱ．（1）a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2，不能说明达到判断状态，取决于起始配料比和转化程度，故a错误； b．当3v（N2）正=v（H2）逆时，才说明达到平衡状态，故b错误； c．容器内压强保持不变，可说明达到平衡状态，故c正确； d．恒容时体积不变，质量不变，则混合气体的密度保持不变，不能达到平衡状态，故d错误． 故*为：c； （2）若为恒压容器，*乙容器中达到平衡所用时间相同，为5min，但是容器恒容，*容器比乙容器中反应物的浓度小，反应速率比乙中小，故达到平衡所需要的时间更长，即t＞5min，故*为：＞； （3）容器乙中，反应前氮气的浓度为：4mol÷1L=4mol/L，氮气的平均反应速率为：v（N2）=(4-3)mol/L÷5min=0.2mol•L-1•min-1，

（4）恒温、恒容条件下： a．假设乙容器的容积为2L，则达到平衡时*乙为等效平衡，各组分的含量、浓度相等，此时氮气的浓度为c1，然后将容器的容积缩小到2L，若平衡不移动，2c1=3mol/L，由于压强增大，平衡向着正向移动，所以2c1＞3mol/L，故a错误；     b．乙中加入了4mol氮气、6mol*气，而*中为3mol H2、2mol N2，故乙对*来说相当于加压，平衡右移，氮气的体积分数减小，所以ω2＜ω1，故b错误； c．反应前后都是气体，容器的容积都是2L，乙中混合气体的质量为*的2倍，根据ρ=m/V

可知：2ρ1=ρ2，故c正确；

（5）乙容器中，反应前*气浓度为：c（H2）=6mol÷1L=6mol/L，氮气的浓度为：4mol÷1L=4mol/L，达到平衡时氮气的浓度变化为：（4-3）=1mol/L，     由三段式可知：3H2 （g）+N2（g）⇌2NH3（g） 反应前（mol/L）：  6           4            0 浓度变化（mol/L）：3           1            2 反应后：（mol/L）：3            3           2 在该温度下乙容器中反应的平衡常数K=22/(33×3)=4/81；

（6）NH4＋(aq) + H2O(l)  NH3•H2O(aq) + H＋(aq)的化学平衡常数为

C(NH3•H2O)·C(H＋)/C(NH4＋)=5.55×10—10 mol·L—1，NH3•H2O的电离平衡常数

K= C(NH4＋)·C(OH-)/C(NH3•H2O)=Kw/5.55×10—10=1.80×10—5mol·L-1；由已知知铵根的水解常数为5.55×10—10、，草*的二级电离常数Ka2=6.4×10—5，水解小于电离，溶液显**。所以溶液中C(NH4+)＞C(HC2O4—)＞C(H+)＞C(C2O42—)＞C(OH—)

Ⅲ．(1)电池正极发生还原反应，氮气得电子发生还原反应，N2+8H++6e-=2NH4+，A是铵根离子与*离子结合形成*化铵；

（2）①氨碳比相同时曲线Ⅰ二氧化碳的转化率大，所以生产中选用水碳比的数值为Ⅲ，故*为：Ⅲ； ②由题意可知：2NH3（g）+CO2（g）⇌CO（NH2）2+H2O（g）    起始量          x1           1    变化量          2a          a 即：2a/x1＝40%， a/1＝60%，则x1=3，

【思路点拨】本题考本题考查较为综合，涉及化学反应与能量、化学平衡的影响因素、化学平衡、速率的计算等，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高考常见题型和高频考点，注意利用三段式法计算，较为直观。

知识点：有机物的组成 结构和*质

题型：选择题