已知以下信息： ①1 mol N2的共价键断裂吸收946 kJ的能量；1 mol H2的共价键断裂吸收436 kJ的能量；形成1 mol NH3中的化学键释放1

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已知以下信息：
①1 mol N₂的共价键断裂吸收946 kJ的能量；1 mol H₂的共价键断裂吸收436 kJ的能量；形成1 mol NH₃中的化学键释放1173 kJ的能量。
②将一定量的N₂和H₂投入一密闭容器中，在一定条件下进行反应，测得有关数据如下：根据以上相关数据回答问题：

(1)用H₂表示该反应2s内的平均反应速率为_____________。
(2)____________（填“能”或“不能”）确认该反应2s末已达化学平衡状态。
(3)写出该反应的化学方程式________。
(4)氮气和氢气生成氨气的过程___________（填“释放”或 “吸收”）

答案

(1)0.6 mol·L^-1·s^-1
(2)不能
(3) N₂+3H₂

2NH₃ (4)释放

举一反三

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H₂O（g）

CO₂+H₂。t℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c（H₂）=0.12mol·L^-1。该温度下此反应的平衡常数K=________（填计算结果）。
（2）合成培中发生反应N₂（g）+3H₂（g）

2NH₃（g）△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知，表中T1_______300℃（填“>”、“<”或“=”）。

（3）N₂和H₂在铁作催化剂作用下从145℃就开始反应，不同温度下NH₃产率如图所示。温度高于900℃时，NH₃产率下降的原因_________________。

（4）在上述流程图中，氧化炉中发生反应的化学方程式为_____________________。
（5）硝酸厂的尾气含有氮的氧化物，如果不经处理直接排放将污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水，反应机理为：
CH₄（g）+4NO₂（g）= 4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H= -574kJ·mol^-1CH₄（g）+4NO（g）= 2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g） △H= -1160kJ·mol^-1
则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：_________________。
（6）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，试写出该反应的化学方程式______________，科学家利用此原理，设计成氨气--氧气燃料电池，则通入氨气的电极是________（填“正极”或“负极”）；碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为___________________。

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四川有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示（图中某些转化步骤及生成物未列出）：请填写下列空白：

（1）已知0.5 mol甲烷和0.5 mol水蒸气在t ℃，p k Pa时，完全反应生成一氧化碳和氢气（合成气），吸收了a kJ热量。该反应的热化学方程式是：____________。
（2）在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是：将生成的氨从混合气体中即时分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气。请应用化学反应速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由：_______________。
（3）当甲烷合成氨气的转化率为75％时，以5.60×10⁷ L甲烷为原料能够合成______________L 氨气。（假设体积均在标准状况下测定）
（4）已知尿素的结构简式为：请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式：①________________ ，②_____________ 。

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（三选一）【化学—化学与技术】
合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义，下图是工业合成氨的简要流程示意图。

（1）合成氨的原料气往往混有CO₂等杂质，在进入合成塔之前需净化，净化的原因是_______________________。
（2）工业上合成氨选择的适宜条件是：以铁为主的催化剂、________、_________。
（3）沿X路线进入合成塔的物质是________________，这样设计的意义是_________________________ 。
（4）目前工业制硝酸所采用的主要方法是 ___________________。

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（三选一）【化学与技术】
工业上制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题

（1）在上述工业制硝酸的生产中，B设备的名称是_________，其中发生反应的化学方程式为___________________________。
（2）此生产过程中，N₂与H₂合成NH₃所用的催化剂是__________________。1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：

分别表示N₂、H₂、NH₃。图⑤表示生成的NH₃离开催化剂表面，图②和图③的含义分别是__________________、__________________。
（3）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是__________________；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是__________________。
（4）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理：
碱液吸收法：NO+NO₂+2NaOH＝2NaNO₂ +H₂O
NH₃还原法：8NH₃+6NO₂

7N₂+12H₂O（NO 也有类似的反应）
以上两种方法中，符合绿色化学的是___________________。
（5）某化肥厂用NH₃制备NH₄NO₃。已知：由NH₃制NO的产率是96%、NO制HNO₃的产率是92%，则制HNO₃所用去的NH₃的质量占总耗NH₃质量（不考虑其它损耗）的________%。
（6）硝酸铵是一种常用的氮肥，在贮存和使用该化肥时，把应注意的事项及理由填入下表。

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利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下

依据上述流程，完成下列填空：
（1）天然气脱硫时的化学方程式是_____________。
（2）图中CH₄的第一次转化过程中的化学方程式是_______________。
（3）整个流程有三处循环，一是K₂CO₃(aq)循环，二是N₂和H₂循环，三是_______（填化学式）循环。
（4）K₂CO₃（aq）和 CO₂反应在加压下进行，加压的理论依据是_______（多选扣分）。
a.熵增原理
b.勒夏特列原理
c.酸碱中和原理

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