一种“人工固氮”的新方法是在光照条件下，N2在催化剂表面与水蒸气发生反应生成NH3和氧气．已知：化学键N≡NH-ON-HO=O键能/kJ•mol-194546 - 高中化学试题 - 超级试练试题库

题目

题型：宁波模拟难度：来源：

一种“人工固氮”的新方法是在光照条件下，N₂在催化剂表面与水蒸气发生反应生成NH₃和氧气．已知：

答案

解析

核心考点

试题【一种“人工固氮”的新方法是在光照条件下，N2在催化剂表面与水蒸气发生反应生成NH3和氧气．已知：化学键N≡NH-ON-HO=O键能/kJ•mol-194546】；主要考察你对工业合成氨等知识点的理解。[详细]

举一反三

化学键

N≡N

H-O

N-H

O=O

键能/kJ•mol^-1

945

463

391

498

T/℃

生成NH₃量/（10^-6mo1/L）

4.8

5.9

6.0

根据题目信息，N₂在催化剂表面与水蒸气发生反应生成NH₃和氧气，写热化学方程式的物质变化部分为：N₂+3H₂O

魔方格

2NH₃+

O₂，旧键断裂吸收的能量为：945kJ+6×463kJ=3723kJ，新键生成释放的能量为：6×391KJ+

×498KJ=3093KJ所以△H=3723kJ•mol^-1-3093kJ•mol^-1=+630kJ•mol^-1，故答案为：N₂（g）+3H₂O（g）

魔方格

2NH₃（g）+

O₂（g）；△H=+630kJ•mol^-1；
（2）①50℃时从开始到3h内，根据化学反应速率公式v（NH₃）=

△c

△t

6.0×10-6mol/l

=2.0×10^-6（mol/（l•h）），氨气的反应速率和氧气的反应速率之比等于系数之比，即为4：3，故v（O₂）=1.5×l0^-6 mol/（L•h）（或2.5×l0^-8 mol/（L•min），故答案为：1.5×l0^-6 mol/（L•h）（或2.5×l0^-8 mol/（L•min）；
②加快化学反应速率的外界因素有升高温度、加大浓度、加大压强、使用催化剂等，对于该反应可以升高温度、增大压强，及时补充反应物等，故答案为：升高温度；增大压强；
（3）①先通入足量NH₃，再通入CO₂的原因是：氨在水中溶解度大，使溶液呈碱性，有利于吸收CO₂，增大c（CO₃^2-），促使CaSO₄转化为CaCO₃，同时生成（NH₄）₂SO₄，故答案为：氨在水中溶解度大，使溶液呈碱性，有利于吸收CO₂，增大c（CO₃^2-），促使CaSO₄转化为CaCO₃，同时生成（NH₄）₂SO₄；
②碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，固态副产品为CaO（或生石灰），CO₂（或二氧化碳）能被循环利用，故答案为：CaO（或生石灰）；CO₂（或二氧化碳）．

工业合成氨的反应为：N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃ （g）；△H＜0，该反应应采取的适宜条件是（　　）

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A．低温、高压、催化剂

B．适宜的温度、高压、催化剂

C．低温、常压、催化剂

D．适宜的温度和压强、催化剂

合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义．
（1）向合成塔中按1：4的物质的量之比充入N₂、H₂进行氨的合成，图A为T⁰C时平衡混合物中氨气的体积分数与压强（P）的关系图．

魔方格

①写出工业上合成氨的化学方程式______．
②图A中氨气的体积分数为15.00%时，H₂的转化率=______．
③图B中T=500°C，温度为450⁰C对应的曲线是______（选填字母“a“或“b”），选择的理由是______
④由图象知，增大压强可提高原料的利用率，从生产实际考虑增大压强需解决的问题是______（写出一条即可）．
（2）合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得，反应的热化学方程式为：
CH₄（g）+H₂O
魔方格

CO（g）+3H₂（g）；△H=+QkJ/mol（Q＞0）
（3）一定温度下，在2L容器中发生上述反应，各物质的物质的量变化如下表

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时间/min

CH₄（mol）

H₂0（ mol）

CO （mol）

H₂ （mol）

0.40

1.00

X₁

X₂

X₃

0.60

Y₁

Y₂

0.20

Y₃

0.21

0.81

0.19

0.62

如图是有关氮的循环示意图．

（1）过程①中通过______的作用将空气中的氮气固定下来．
（2）请写出②中合成氨反应的化学方程式：______．
（3）请写出③中固氮反应的方程式：______．
（4）过程④中的亚硝酸盐有毒，工业上若直接排放将造成对环境的污染．已知NaNO₂遇到还原性较强的NH₄⁺等被还原为N₂．在废液中加入下列物质不能使NaNO₂无害化排放的是______．
a．H₂0₂b．NH₄Clc．KN0₃．

合成氨工业在国民经济中占有重要地位，现有80%的氨用来制造化肥，其余的作为生产其他化工产品的原料．下面是合成氨的简易流程图，试回答下列问题

①合成氨所用的原料气是______、______．
②原料气中氮气来自______．
③原料气要进行彻底的净化，其主要目的是______．
④工业上，通常采用以______为主的催化剂，在400～500℃和10MPa～30Mpa的条件下合成氨．
⑤合成氨的转化率较低，通常约含15%（体积分数）的氨，为提高氨气的转化率，可采取的措施是______．

下列说法不正确的是（　　）

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热门考点

A．工业合成氨的过程是固氮的过程

B．为防止粮食、罐头、水果等食品腐烂，常用氮气做保护气

C．CO、NO、NO₂都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在

D．过量SO₂通入紫色石蕊试液，溶液只变红不褪色