问题 填空题

化肥是农业生产最基础而且是最重要的物质投入.工业上利用N2和H2合成氨,其化学方程式为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0

(1)下表为不同温度下该反应的平衡常数.由此可推知,表中T1______573K(填“>”、“<”或“=”).

T/KT1573T2
K1.00×1072.45×1051.88×103
(2)将一定量的N2和H2的混合气放入某密闭容器中发生上述反应.

①下列措施中可提高氢气的转化率的有______(填字母).

A.升高温度                        B.使用催化剂

C.增大压强                        D.循环利用和不断补充氮气

②在一定温度和压强下,将H2和N2按体积比3:1在密闭容器中混合,当该反应达到平衡时,测得平衡混合气中NH3的体积分数为

1
7
,此时N2的转化率为______.

(3)某厂每天产生600m3含氨废水(NH3 的浓度为153mg•L-1,废氨水密度为1g•cm-3).该厂处理废水的方法:将废水加热得到NH3,使废水中NH3的浓度降为17mg•L-1.再对加热蒸发得到的NH3用一定量空气氧化.发生的主反应如下:

4NH3+5O2

 一定条件 
.
 
4NO+6H2O      4NO+3O2+2H2O=4HNO3

副反应为:4NH3+3O2=2N2+6H2O

①该厂每天通过加热蒸发可得到NH3的物质的量是多少?

②若氧化过程中90% NH3转化为硝酸,10% NH3发生了副反应,则该厂每天消耗标准状况下的空气多少立方米?(假设废水加热前后的体积和密度近似认为不变,空气中氧气的体积分数20%.)

答案

(1)该反应的正反应放热,温度升高平衡向逆反应方向移动,T1时平衡常数大于573K的平衡常数,说明T1<573K,

故答案为:<;

(2)①A.升高温度,平衡向逆反应方向移动,则转化率减小,故A错误;

B.使用催化剂平衡不移动,转化率不变,故B错误;

C.增大压强平衡向正反应方向移动,转化率增大,故C正确;

D.循环利用和不断补充氮气,可使平衡向正反应方向移动,转化率增大,故D正确.

故答案为:CD;

②设起始时H2的物质的量为3mol,N2为1mol,平衡时N2转化了xmol,

          N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)

起始:1mol     3mol       0

转化:xmol     3xmol      2xmol

平衡:(1-x)mol (3-3x)mol 2xmol

2x
1-x+3-3x+2x
=
1
7

x=0.25,

此时N2的转化率为

0.25
1
×100%=25%,

故答案为:25%;

(3)①n(NH3)=

(153-17)mg•L-1
17g•mol-1
×10-3g/mg×600m3×103L/m3=4800mol,

答:该厂每天通过加热蒸发可得到NH3的物质的量是4800mol;

②根据下列发生的主反应:

4NH3+5O2

催化剂
.
高温高压
4NO+6H2O,4NO+3O2+2H2O=4HNO3

得主反应中氨气与氧气的物质的量有如下关系式:NH3~2O2

n(O2主反应=4800 mol×90%×2=8640 mol

根据下列副反应:

4NH3+3O2=2N2+6H2O

n(O2副反应=4800 mol×10%×3/4=360mol

V(空气)=(8640+360)mol×22.4L/mol×10-3m3/L÷20%=1008m3

答:该厂每天消耗标准状况下的空气1008m3

单项选择题
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