【备考2024年】从巩固到提高高考化学二轮微专题18 工业...

更新时间：2024-02-23 浏览次数：22 类型：二轮复习

一、选择题

1. (2021高二上·) 下图为工业合成氨的流程图。图中为提高原料转化率而采取的措施是（）

A . ①②③ B . ①③⑤ C . ②④⑤ D . ②③④

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2. 关于合成氨反应 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，下列说法不正确的是（）

A . 使用高效催化剂能减小反应活化能 B . 为了提高原料利用率， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 循环使用 C . 工业合成氨温度为700K是因为升高温度有利于提高 $\text{[math]}$ 的平衡转化率 D . 恒温恒容下，若体系的总压强不再改变，说明该反应已达平衡状态

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3. (2023高二下·江西期中) 工业合成氨的反应为： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ kJ·mol $\text{[math]}$ ，用○、●分别表示H原子、N原子，表示催化剂，反应微观历程如下图所示，下列说法中错误的是（）

A . 过程②→③吸收能量，过程③→④放出能量 B . 使用新型催化剂可使 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 在较低温度和压强下合成 $\text{[math]}$ C . 合成氨反应达平衡时，反应速率关系： $\text{[math]}$ D . 合成氨工业中采用循环操作的主要目的是提高 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的利用率

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4. 下列有关工业合成氮反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 的说法不正确的是（）

A . 合成氨采取循环操作目的是提高氮气和氢气的利用率 B . 除原料气中CO反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，适宜低温高压环境 C . 合成塔压强调控在10MPa~30MPa之间，是对生产设备条件和经济成本的综合考虑结果 D . 合成塔使用热交换控制体系温度400~500℃左右，主要目的是有利于平衡正向移动

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5. (2023高二上·长春期中) 对于工业合成氨反应 $\text{[math]}$ ，以下分析错误的是（）

A . 可以通过改变温度、压强控制合成氨的反应限度 B . 高压比常压条件更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率 C . 500℃左右比室温更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率 D . 合成氨工业采用高压，不仅能提高转化率，还能缩短到达平衡的时间

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6. (2023高二上·成都月考) 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。 $\text{[math]}$ 下的合成氨反应：
$\text{[math]}$
下列关于工业合成氨条件选择的说法，正确的是（）

A . $\text{[math]}$ 下该反应的 $\text{[math]}$ ，必须降低温度以保证合成氨顺利进行 B . 增压有利于合成氨平衡正向移动，因此实际工业中反应压强越大越好 C . 通过液化分离的方式不断移除产品 $\text{[math]}$ ，有利于增大反应平衡常数，促进反应正向进行 D . 原料气进入合成塔之前，须经过干燥净化，以防止催化剂中毒

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7. (2023高二下·闵行期末) 有关合成氨反应的说法，正确的是（）

A . 根据计算，常温下合成氨反应的ΔH-TΔS<0，所以常温下的反应速率很快 B . 升高温度，既可以加快合成氨的速率，又可以提高平衡转化率 C . 工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行 D . 工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在常温时可自发进行

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8. (2023高一下·顺德期中) 下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析错误的是（）

A . 步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B . 步骤②“加压”可以加快反应速率，但压强过高，氨的产率会降低 C . 步骤③一般选择控制反应温度为400~500℃，因为在该温度下催化剂的活性最大 D . 步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本

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9. (2023高一下·玉溪期中) 合成氨及其相关工业中，部分物质间的转化关系如下：
下列说法不正确的是（）

A . 甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素 B . 反应II、III和Ⅳ的氧化剂相同 C . VI的产物可在上述流程中被再次利用 D . V中发生反应：NH₃ + CO₂ + H₂O + NaCl = NaHCO₃↓+ NH₄Cl

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10. (2023·徐汇模拟) 有关工业合成氨的说法错误的是（）

A . 不断移去液氨，有利于反应正向进行 B . 400~500℃时，原料的平衡转化率最大 C . 增大压强，氨的分解速率增加 D . 原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒

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11. (2023高二下·山西月考) 合成氨反应是一种有效的工业固氮方法，解决了数亿人口生存问题。诺贝尔奖获得者埃特尔提出了合成氨反应 $\text{[math]}$ 吸附解离的机理，通过实验测得合成氨过程中能量(E)变化如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。下列说法正确的是

A . 该反应中，反应物总能量比反应产物的总能量高 B . 该反应历程中的决速步骤为 $\text{[math]}$ C . 使用催化剂后，合成氨反应的 $\text{[math]}$ 和活化能均改变 D . 工业上通常让合成氨反应在高温高压条件下进行来提高 $\text{[math]}$ 的平衡产率

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12. (2023高一下·长沙月考) 合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类，请结合图示判断下列说法正确的是

A . 可用排空气法收集气体1 B . 用湿润的淀粉 $\text{[math]}$ 试纸可以鉴别气体2和溴蒸气 C . 在饱和NaCl溶液中先通入过量 $\text{[math]}$ ，再通入过量 $\text{[math]}$ 可得到固体1 D . 相同条件下，1L气体1、2的混合气(体积比为 $\text{[math]}$ )与 $\text{[math]}$ 在一定条件下转化为对环境无害的物质，反应方程式为 $\text{[math]}$

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13. (2022高二上·如皋期末) 工业上通常采用铁触媒、在 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的条件下合成氨。合成氨的反应为 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是

A . $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ B . 采用 $\text{[math]}$ 的高温是有利于提高平衡转化率 C . 采用 $\text{[math]}$ 的高压能增大反应的平衡常数 D . 使用铁触媒可以降低反应的活化能

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14. (2022高一下·罗庄期中) 工业上，合成氨反应N₂ + 3H₂ 2NH₃的微观历程如图所示。用、、分别表示N₂、H₂、NH₃ ，下列说法错误的是

A . ①→② 催化剂在吸附N₂、H₂时，未形成新的化学键 B . ②→③ 形成N原子和H原子是放热过程 C . ③→④形成了新的化学键 D . 使用合适的催化剂，能提高合成氨反应的速率

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15. (2021高二上·临渭期末) 如图所示为工业合成氨的流程图。下列说法错误的是（）

A . 步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B . 步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率 C . 步骤③、④、⑤均有利于提高原料平衡的转化率 D . 为保持足够高的原料转化率，应在反应达到一定时间时将氨从混合气中分离出去

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16. (2021高二上·丽水期末) 氨对发展农业有着重要意义，也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意如下。
下列说法错误的是（）

A . 控制原料气 $\text{[math]}$ =2.7~2.9，是因为N₂相对易得，适度过量利于提高H₂转化率 B . 合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，平衡转化率高 C . 热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离 D . 中国科学家研制的新型锰系催化剂将合成氨的温度、压强分别降到了350℃、1MPa，显著降低合成氨的能耗

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二、非选择题

17. (2023高二下·闵行期末) 有人设计了如图装置模拟工业合成氨(图中夹持装置均已略去)。

[实验操作]

①检查实验装置的气密性后，关闭弹簧夹a、b、c、d、e。在A中加入锌粒，向长颈漏斗注入一定量稀硫酸。打开弹簧夹c、d、e，则A中有氢气发生。在F出口处收集氢气并检验其纯度。

②关闭弹簧夹c，取下截去底部的细口瓶C，打开弹簧夹a，将氢气经导管B验纯后点燃，然后立即罩上无底细口瓶C，塞紧瓶塞，如图所示。氢气继续在瓶内燃烧，几分钟后火焰熄灭。

③用酒精灯加热反应管E，继续通氢气，待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时，打开弹簧夹b，无底细口瓶C内气体经D进入反应管E，片刻后F中的溶液变红。

回答下列问题：
1. （1）检验氢气纯度的目的是。
2. （2） C瓶内水位下降到液面保持不变时，A装置内发生的现象是，防止了实验装置中压强过大。C瓶内气体的成分是。
3. （3）在步骤③中，先加热铁催化剂的原因是。
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18. (2023高二下·昭通期中)
1. （1）哈伯发明用氮气和氢气合成氨的方法，获得了1918年诺贝尔化学奖。其原理为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”)0。
  下列关于工业合成氨的说法不正确的是(填标号)。
  A．因为 $\text{[math]}$ ，所以该反应一定能自发进行
  B．采用高压是为了增大反应速率，但会使反应物的转化率降低
  C．在高温下进行是为了提高反应物的转化率
  D．使用催化剂增大反应速率是因为催化剂降低了反应的活化能
2. （2）在恒温恒容密闭容器中进行合成氨的反应，下列能说明该反应已达到平衡状态的是(填标号)。
  a．容器内 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的浓度之比为1∶3∶2
  b． $\text{[math]}$
  c．容器内压强保持不变
  d．混合气体的密度保持不变
3. （3）工业上合成氨的部分工艺流程如图：
  请用平衡移动原理解释在工艺流程中及时分离出氨气和将 $\text{[math]}$ 分离后的原料气循环使用的原因。
4. （4）某科研小组研究在其他条件不变的情况下，改变起始时氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响。实验结果如图所示(图中T表示温度，n表示 $\text{[math]}$ 的物质的量)。
  ①图中 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的关系： $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”) $\text{[math]}$ 。
  ②a、b、c、d四点所处的平衡状态中， $\text{[math]}$ 的转化率最高的是(填字母)。
5. （5）恒温下，向一个4L的密闭容器中充入5.2mol $\text{[math]}$ 和2mol $\text{[math]}$ ，反应过程中对 $\text{[math]}$ 的浓度进行测定，得到的数据如表所示：
  时间/min
  5
  10
  15
  20
  25
  30
  $\text{[math]}$
  0.08
  0.14
  0.18
  0.20
  0.20
  0.20
  ①此条件下该反应的化学平衡常数 $\text{[math]}$ 。
  ②若维持容器容积不变，温度不变，向原平衡体系中加入 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 各4mol，化学平衡将向(填“正”或“逆”)反应方向移动。
6. （6）已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
  $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
  
  $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
  
  写出氨气催化氧化生成NO和水蒸气的热化学方程式。
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19. (2022高二上·孝感期末) 合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义，其原理为： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 在不同温度、压强和相同催化剂条件下，初始 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别为1mol、3mol时，平衡后混合物中氨的体积分数( $\text{[math]}$ )如图所示，回答以下问题：
1. （1）合成氨反应的 $\text{[math]}$ 0(填“>”“<”或“=”)，原因是。
2. （2） $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 由大到小的顺序是。
3. （3） ①若分别用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 表示平衡状态A、B时的化学反应速率，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”)。
4. （4）用、、、分别表示 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和固体Fe催化剂，则在固体催化剂表面合成氨的过程如图2所示：
  ①吸附后，能量状态最高的是(填序号)。
  ②结合上述原理，在固体Fe催化剂表面进行 $\text{[math]}$ 的分解实验，发现 $\text{[math]}$ 的分解速率与其浓度的关系如图3所示。从吸附和解吸过程分析， $\text{[math]}$ 之后反应速率降低的原因可能是。
  ③研究表明，合成氨的速率与相关物质的浓度的关系为 $\text{[math]}$ ， k为速率常数。能使合成氨的速率增大的措施有(填序号)。
  A．使用更有效的催化剂
  B．一定温度下，将原容器中的 $\text{[math]}$ 及时分离出来
  C．总压强一定，增大 $\text{[math]}$ 的值
  D．按照原来比值增大反应物的浓度
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20. (2022高二上·重庆月考) 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。其合成原理为：N₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g)△H<0，△S<0。
1. （1）下列关于工业合成氨的说法正确的是。
  
  A . 因为△H<0，所以该反应一定能自发进行 B . 因为△S<0，所以该反应一定不能自发进行 C . 在高温下进行是为了提高反应物的转化率 D . 该反应在低温下能自发进行
2. （2）在恒温恒容密闭容器中进行合成氨的反应，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 . N₂百分含量保持不变 C . 容器内压强保持不变 D . 混合气体的密度保持不变
3. （3）某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，不同温度时，固定氮气的投入量，起始氢气的物质的量与平衡时氨气的百分含量关系如右图：
  
  ①图像中T₂和T₁的关系是：T₁T₂(填“>，<或=”)。
  
  ②a、b、c、d四点所处的平衡状态中，反应物N₂的转化率最高的是：。
  
  ③ 合成氨工业中，为提高氨气的平衡产率，除适当控制反应的温度和压强外，还可采取的措施是。
4. （4）恒温下，向一个4L的恒容密闭容器中充入1.8mol N₂和4.2mol H₂ ，反应过程中对NH₃的浓度进行检测：
  ①20min后，反应达平衡，氨气的浓度为0.3 mol·L^-1 ，用N₂表示的平均反应速率为mol/(L·min)。且此时，混合气体的总压强为p，则该反应的化学平衡常数Kp＝ [对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作Kp，如p(B)＝p·x(B)，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数]。
  
  ②若维持容器体积不变，温度不变，向原平衡体系中再加入1.8mol N₂和4.2mol H₂ ，再次达平衡后，氨气的浓度0.6 mol·L^-1(填“大于”或“小于”或“等于”)。
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21. (2022·青浦模拟) 合成NH₃是重要的研究课题，一种合成NH₃的流程示意如图。
相关数据如表：
物质
熔点/℃
沸点/℃
与N₂反应温度/℃
分解温度/℃
Mg
649
1090
>300
Mg₃N₂：>800
已知：Mg₃N₂溶于水发生反应Mg₃N₂+6H₂O=3Mg(OH)₂↓+2NH₃↑
1. （1） I.固氮：
  从结构上解释N₂化学性质稳定的原因。上述固氮反应的化学方程式是。固氮的适宜温度范围是。(填编号)
  a.500～600℃ b.700～800℃ c.900～1000℃
2. （2）检测固氮作用：向固氮后的产物中加水，(填操作和现象)，说明Mg能起到固氮作用。
3. （3） II.转氨：选用试剂a完成转化。
  选用H₂O进行转化，发现从体系中分离出NH₃较困难，若选用HCl气体进行转化，发现能产生NH₃ ，且产物MgCl₂能直接循环利用，但NH₃的收率较低，原因是。
  活性炭还原NO₂的原理为2NO_2(g)+2C_(s) $\text{[math]}$ N_2(g)+2CO_2(g)。一定温度下，在2L恒容密闭容器中充入1molNO₂和足量C发生该反应(不考虑2NO₂ $\text{[math]}$ N₂O₄)。实验测得NO₂的转化率与时间的关系如图所示：
4. （4）反应达到平衡时CO₂的体积分数为，混合气体的平均摩尔质量 $\text{[math]}$ (A) $\text{[math]}$ (B)(填“大于”“小于”或“等于”)。
5. （5）下列能够判断该反应已达到平衡状态的是。(填序号)
  a.CO₂的质量分数保持不变
  b.容器中N₂与CO₂的百分含量之比保持不变
  c.2v₍_逆₎(NO₂)=V₍_正₎(N₂)
  d.混合气体的颜色保持不变
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22. (2022高三上·浙江月考) 工业合成氨原理：N₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g) ∆H＜0。
1. （1）下列关于合成氨的说法正确的是____。
  
  A . 合成氨是目前自然固氮最重要的途径 B . 合成氨反应的∆H与温度有关，而∆S与温度无关 C . 合成氨反应常采用400~500℃是综合考虑了反应速率与平衡产率的矛盾 D . 将原料气加压至10MPa~30MPa，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率 E . 合成氨生产过程中将NH₃液化分离，是为了加快正反应速率，提高N₂、H₂的转化率
2. （2）已知某温度下合成氨反应达平衡时各物质均为 $\text{[math]}$ ，容器容积为VL，保持温度和压强不变，又充入3amol N₂后，平衡(填“向左”、“向右”或“不”)移动。
3. （3） $\text{[math]}$ 压强下，向密闭容器中充入一定量的N₂和H₂ ，相同时间内测得体系中N₂的体积分数与温度(T)的关系如下图所示。
  ①N₂的体积分数随温度升高先减小后增大的原因是。
  ②研究表明，温度越高，温度对平衡的影响大于压强对平衡的影响。保持其他条件不变，请在上图中画出P₂压强下 (P₂＞P₁)N₂的体积分数与温度(T)的关系趋势图。
4. （4） LiH-3d过渡金属复合催化剂可用于催化合成氨，已知N₂被吸附发生反应3LiH+N₂=Li₂NH+LiNH₂ ，用一个化学方程式表示H₂被吸附发生的反应。
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23. (2022·辽宁) 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为： $\text{[math]}$ 。回答下列问题：
1. （1）合成氨反应在常温下(填“能”或“不能”)自发。
2. （2）温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用 $\text{[math]}$ 。
  针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。
3. （3）方案一：双温-双控-双催化剂。使用 $\text{[math]}$ 双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 的温度为 $\text{[math]}$ ，而 $\text{[math]}$ 的温度为 $\text{[math]}$ )。
  下列说法正确的是。
  a．氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率
  b． $\text{[math]}$ 在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率
  c．“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率
  d．“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率
4. （4）方案二： $\text{[math]}$ 复合催化剂。
  下列说法正确的是。
  a． $\text{[math]}$ 时，复合催化剂比单一催化剂效率更高
  b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
  c．温度越高，复合催化剂活性一定越高
5. （5）某合成氨速率方程为： $\text{[math]}$ ，根据表中数据， $\text{[math]}$ ；
  实验
  $\text{[math]}$
  $\text{[math]}$
  $\text{[math]}$
  $\text{[math]}$
  1
  m
  n
  p
  q
  2
  2m
  n
  p
  2q
  3
  m
  n
  0.1p
  10q
  4
  m
  2n
  p
  2.828q
  在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为。
  a．有利于平衡正向移动 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率
6. （6）某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为 $\text{[math]}$ 配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为 $\text{[math]}$ ，则M元素为(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价电子排布式为。
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24. (2021高二上·东城期末) 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。其反应为： $\text{[math]}$ 。
1. （1）合成氨生产流程示意图如下。
  ①流程中，有利于提高原料利用率的措施是；有利于提高单位时间内氨的产率的措施有。
  ②干燥净化中，有一步操作是用铜氨液除去原料气中的CO，其反应为： $\text{[math]}$ 。对吸收CO后的铜氨废液应该怎样处理？请提出你的建议：。
2. （2）实验室研究是工业生产的基石。下图中的实验数据是在其它条件不变时，不同温度( $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ )、压强下，平衡混合物中NH₃的物质的量分数的变化情况。
  ①曲线a对应的温度是。
  ②M、N、Q点平衡常数K的大小关系是。
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25. (2021高二上·蕲春期中) 回答下列问题：
1. （1）合成氨工业对化学和国防工业具有重要意义。如下图表示298.15K时， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、与 $\text{[math]}$ 的平均能量与合成氨反应的活化能的曲线图：
  
  ①写出该反应的热化学方程式
  ②图中曲线(填“a”或“b”)表示加入铁触媒的能量变化曲线，铁触媒能加快反应速率的原理是。
2. （2）合成氨生产流程示意图如下图所示：
  根据生产流程示意图，请回答下列问题：
  ①合成氨工业中循环利用的物质有(填化学式)，采用循环操作主要是为了。
  ②工业合成氨采取了下列措施，其中能提高氨气的产率是(填编号)。
  A．用铁触媒作催化剂 B．选择400℃至500℃的温度
  C．用压缩机加压 D．冷却并分离出液态氨
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26. (2021·嘉定模拟) 工业上用N₂和H₂合成NH₃ “N₂ + 3H₂ ⇌2NH₃+Q”(反应条件略)。请回答下列问题：
1. （1）在实际化工生产中，为提高NH₃的产率，可以采取的措施有(写两个)：，。
2. （2）氨气与酸反应得到铵盐，某(NH₄)₂SO₄水溶液的pH=5，原因是溶液中存在平衡(用离子方程式表示)，该反应对水的电离平衡起到作用(填“促进”“抑制”或“无影响”)。(NH₄)₂SO₄溶液中的离子浓度由大到小的顺序为。
3. （3）某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对合成NH₃反应的影响。实验结果如图所示：(图中T表示温度，n表示起始时H₂物质的量)
  
  ①图像中T₂和T₁的关系是：T₂T₁(填“ $\text{[math]}$ ”“ $\text{[math]}$ ”“ $\text{[math]}$ ”或“无法确定”)。
  
  ②在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N₂的转化率最大的是(填字母)。
  
  ③若容器容积为2L，b点对应的n=0.15mol，测得平衡时H₂、N₂的转化率均为60%，则平衡时N₂的物质的量浓度为 mol/L。
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