合成氨是人类科学技术上的一项重大突破．
合成氨的反应原理为：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g），合成氨的简易流程图如图：
（1）步骤I：天然气中的杂质H2S常用氨水吸收．
步骤Ⅱ：制氢气的原理如下：
反应1：CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g）△H=+206.4kJ•mol-1
反应2：CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ•mol-1
对于反应1，一定可以提高平衡体系中H2百分含量同时能加快反应速率的措施是 AA．
A．升高温度
B．增大水蒸气的浓度
C．加入合适催化剂
D．增加压强
（2）对于反应N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g），在一定条件下氨的平衡含量如表．
| 温度/℃ | 压强/MPa | 氨的平衡含量 |
| 200 | 10 | 81.5% |
| 550 | 10 | 8.25% |
放热
放热
（填“吸热”或“放热”）反应．②工业合成氨选用的条件是550℃、10MPa,而非200℃、10MPa,原因是
提高合成氨反应的化学反应速率
提高合成氨反应的化学反应速率
．（3）在恒温恒容密闭容器中进行合成氨反应，起始投料时各物质浓度如表：
| 单位：mol⋅L-1 | N2 | H2 | NH3 |
| 投料I | 1.0 | 3.0 | 0 |
| 投料Ⅱ | 0.5 | 1.5 | 1.0 |
c
2
（
N
H
3
）
c
（
N
2
）
×
c
3
（
H
2
）
c
2
（
N
H
3
）
c
（
N
2
）
×
c
3
（
H
2
）
②投料I进行反应，测得达到化学平衡状态时H2的转化率为40%，计算该温度下合成氨反应的平衡常数K=
0.18L2⋅mol-2
0.18L2⋅mol-2
．③按投料Ⅱ进行反应，起始时反应进行的方向为
逆向
逆向
（填“正向”或“逆向”）．（4）实际生产中，常用工艺条件：Fe作催化剂，控制温度773K，压强3.0×108Pa,原料气中N2和H2物质的量之比为1：2.8．在Fe催化剂作用下的反应历程为（*表示吸附态）其中，N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率．
| 化学吸附 | → | 表面反应 | → | 脱附 |
| N2→2N* | N*+H*⇌NH* | NH3*⇌NH3（g） | ||
| H2→2H* | NH*+H*⇌NH2* | |||
| NH3*+H*⇌NH3* |
N2在原料气中相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率，N2的吸附分解反应是决速步骤，适度过量有利于加快反应速率
N2在原料气中相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率，N2的吸附分解反应是决速步骤，适度过量有利于加快反应速率
．②步骤III-IV合成氨：N2（g）+3H2（g）≥2NH3（g），有关合成氨工艺说法正确的是
D
D
．A．当温度、压强一定时，在原料气（N2和H2的比例不变）中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率
B．步骤Ⅲ：分离空气可得N2，通过天然气和水蒸气转化可得H2，然后将所得原料气直接混合，经加压、热交换后制得合成氨
C．步骤Ⅳ：热交换过程中控制反应的温度为（773K），远高于室温，是为了保证尽可提高平衡转化率和加快反应速率
D．步骤V基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行
【答案】A；放热；提高合成氨反应的化学反应速率；；0.18L2⋅mol-2；逆向；N2在原料气中相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率，N2的吸附分解反应是决速步骤，适度过量有利于加快反应速率；D
c
2
（
N
H
3
）
c
（
N
2
）
×
c
3
（
H
2
）
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：126引用：1难度：0.3
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1．氢气最早于16世纪被人工制取出来，氢气是一种清洁能源。
（1）利用光伏电池电解水制H2是氢能的重要来源。已知：H-H键、O=O键、H-O键的键能依次为436kJ•mol-1、495kJ•mol-1、463kJ•mol-1。则2H2O（g）═2H2（g）+O2（g）△H=kJ•mol-1。
（2）T1℃时，向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4，只发生反应2CH4（g）⇌C2H4（g）+2H2（g），达到平衡时，测得c（C2H4）=2c（CH4），CH4的转化率为；保持其他条件不变，温度改为T2℃，经25s后达到平衡，测得c（CH4）=2c（C2H4），则0～25s内v（C2H4）=mol•L-1•s-1。
（3）CH4分解时几种气体的平衡分压（pPa）的对数值lgp与温度的关系如图所示。
①T℃时，向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4（g）、C2H4（g）和H2（g），只发生反应2CH4（g）⇌C2H2（g）+3H2（g）ΔH，ΔH（填“＞”或“＜”）0，此时的平衡常数Kp=（用平衡分压代替浓度进行计算）Pa2。
②若只改变一个反应条件使Kp变大，则该条件是（填标号）。
A.减小C2H2的浓度
B.升高温度
C.增大压强
D.加入合适的催化剂
（4）工业上，以KNH2和液氨为电解质，以石墨为电极，电解液氨制备H2。阳极的电极反应式为，一段时间后阴、阳两极收集到的气体质量之比为。发布：2025/1/4 8:0:1组卷：9引用：3难度：0.5 -
2．反应 4A（g）+5B（g）⇌4C（g）+6D（g）在 5L 的密闭容器中进行，半分钟后，C 的物质的量增 加了 0.30mol。下列叙述正确的是（ ）
发布：2024/12/30 19:30:2组卷：67引用：6难度：0.6 -
3．将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B（g）⇌xC（g）+2D（g），经5min后，测得D的浓度为0.5mol/L，c（A）：c（B）=3：5，C的平均反应速率为0.1mol/（L•min）．求：
（1）此时A的浓度c（A）=mol/L，反应开始前容器中的A、B的物质的量：n（A）=n（B）=mol；
（2）B的平均反应速率v（B）=mol/（L•min）；
（3）x的值为．发布：2024/12/30 19:0:1组卷：163引用：26难度：0.3
