工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其合成工艺一直在发展中。其反应原理为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ∆H。

1. 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其合成工艺一直在发展中。其反应原理为N₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g) ∆H。

(1) 已知：在298K时，该反应的∆S= - 200J·K^-1·mol^-1

化学键	N≡N	H—H	N—H
键能E/(kJ/mol)	946	436	390.8

结合键能数据估算该反应的反应热 ∆H=，该反应在常温条件下自发进行(填“能”或“不能”或“无法判断是否能”)。

(2) 下图是合成氨的工业生产流程示意图：

①流程示意图中干燥净化的目的是：。

②已知：在特定条件下，合成氨反应的速率与参加反应物质的浓度的关系为： $\text{[math]}$ )· $\text{[math]}$ )，结合表达式，该流程中既能提高反应速率，又能提高反应物平衡转化率的措施有。

A．加压至10MPa~ 30MPa

B．将N₂和H₂循环使用，并及时补充两气体，保持一定的浓度

C．使用铁触媒，并维持温度400~500℃

D．使气态氨变成液态氨并及时从平衡体系中分离出去

(3) 在某温度下，向一刚性容器中充入1molN₂(g)和3molH₂(g)，充分反应达到平衡时，测得混合气体的平均相对分子质量约为12.14.

①判断该反应达到平衡的依据是。

a．气体的密度保持不变 b． N₂和H₂的转化率之比保持不变 c． 2 $\text{[math]}$ )逆

②达平衡时，H₂的转化率为。

③已知平衡时，容器压强为7MPa，则平衡常数Kp=(保留小数点后两位数，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

【考点】

反应热和焓变; 化学平衡常数; 合成氨条件的选择; 化学平衡状态的判断;

【答案】

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综合题普通

1. 丙烯是三大合成材料的基本原料之一、丙烷脱氢制丙烯是较为理想的丙烯生产方式，相关反应如下：

直接脱氢i： $\text{[math]}$ ；

CO₂氧化脱氢ⅱ： $\text{[math]}$ 。

(1) 上述反应中相关的键能数据如表所示。

化学键	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	436	413	348	615

则ΔH₁=kJ/mol。

(2) 一定条件下，在装有锌基催化剂ZnO的恒压密闭容器中，发生反应i，系统总压为aMPa和bMPa(a＞b)时，丙烯平衡产率与温度的关系如下图所示。

①Zn在元素周期表中位于区。

②其中表示bMPa下的关系曲线是(填“I”或“Ⅱ”)。

③实验证明，系统总压不变，在丙烷中混入一些水蒸气，丙烷的平衡转化率增大，其原因是。

(3) 在T₁℃、T₂℃(T₁＞T₂)下，将1mol C₃H₈(g)和1mol CO₂(g)充入恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应i、ⅱ，测得CO₂转化率及体系内压强随时间的变化关系如下图所示(忽略温度对催化剂活性的影响)。

①T₂℃时，C₃H₈的平衡转化率是。

②T₁℃时，从反应开始到反应达到平衡，用H₂的分压变化表示的化学反应速率为kPa·min^-1。

③T₁℃时，反应i的K_p=kPa。

综合题困难

2. 光气 $\text{[math]}$ 是有机合成的氯化剂，工业合成光气的原理是 $\text{[math]}$ ，回答下列问题：

(1) 已知：断裂 $\text{[math]}$ (g)中的化学键吸收的热量依次为 $\text{[math]}$ ，则形成 $\text{[math]}$ 中的化学键放出的热量为 $\text{[math]}$ 。

(2) 在催化剂作用下， $\text{[math]}$ 的速率方程式为 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 为速率常数， $\text{[math]}$ 为反应级数)，实验结果如下：

序号	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	速率
I	0.1	0.1	$\text{[math]}$
II	0.2	0.1	$\text{[math]}$
III	0.4	0.4	$\text{[math]}$

则 $\text{[math]}$ 。

(3) 在恒容密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，仅发生上述反应， $\text{[math]}$ 的平衡转化率与投料比 $\text{[math]}$ 、温度的关系如图所示。

①投料比 $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”) $\text{[math]}$ 。

②平衡常数 $\text{[math]}$ 中最大的是。

(4) 在体积均为 $\text{[math]}$ 的恒容密闭容器甲、乙中各充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，甲、乙两容器中的物质分别在恒温或绝热条件下进行上述反应，测得压强变化如图所示。

①在绝热条件下发生反应的是容器(填“甲”或“乙”)。

②气体总物质的量 $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”) $\text{[math]}$ 。

③a点对应反应的浓度商Q=，甲容器中b点对应的反应的平衡常数 $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”)a点对应反应的浓度商Q。

综合题困难

3. 异丙醇 $\text{[math]}$ 催化脱水生成丙烯 $\text{[math]}$ ，有关反应如下：

反应I： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

反应II： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

回答下列问题：

(1) 已知几种共价键的键能如下

共价键	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
键能 $\text{[math]}$	413	348	351	463	597

根据上述键能数据计算 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(2) 在恒温恒容条件下，向反应器中充入 $\text{[math]}$ ，若仅发生反应I，则反应I达到平衡后，再充入一定量 $\text{[math]}$ ，平衡(填“正向”“逆向”或“不”)移动，该反应在(填“高温”“低温”或“任意温度”)下可自发进行。

(3) 在体积均为 $\text{[math]}$ 的I、II容器中充入 $\text{[math]}$ ，在不同条件下仅发生反应I，测得 $\text{[math]}$ 物质的量与时间关系如图1所示。

相对II容器，I容器只改变一个条件，该条件是，II容器中 $\text{[math]}$ 内 $\text{[math]}$ 的平均速率为 $\text{[math]}$ 。

②I容器中，反应进行 $\text{[math]}$ 时的正反应速率(填“大于”“小于”或“等于”) $\text{[math]}$ 时的逆反应速率。

(4) 一定温度下，保持总压强为 $\text{[math]}$ 下，向反应器中投入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 为惰性气体)，发生上述反应I和反应II， $\text{[math]}$ 平衡转化率与起始投料比 $\text{[math]}$ 的关系如图2所示。

①其他条件相同，随着 $\text{[math]}$ 增大， $\text{[math]}$ 的平衡转化率增大的原因是。

②M点时， $\text{[math]}$ 的选择性为80%，此时水蒸气占体积分数为%(保留两位有效数字)，反应I的压强平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (列出计算式即可)。[已知 $\text{[math]}$ 的选择性 $\text{[math]}$ ]

综合题普通