合成氨反应原理为:1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g) △H=xkJ/mol。请回答:
(1)为提高上述反应的速率,工业上常采用催化剂。目前,最好的催化剂组成为n(Fe2+):n(Fe3+)=0.5,若以FeO、Fe2O3和Fe3O4为原料,则三者的物质的量之比为___________________。
(2)将N2及H2按物质的量之比1:3充入密闭容器中,相等时间内,不同温度下,在催化剂表面反应,N2的转化率与反应温度的关系如图1所示,下列说法正确的是______________。
A.△H<0
B.v(N2)=2v(NH3)时,说明已达平衡
C.该催化剂约在500℃时活性较大
D.若增大压强,N2的转化率一定提高
(3)已知:保持温度、容积不变时,各气体的压强(分压)与它们的物质的量成正比。若用Kp表示平衡常数,p(N2)、p(H2)、p(NH3)分别表示N2、H2、NH3的分压。 写出上述反应的平衡常数表达式:
Kp=____。
(4)合成氨工业中,平衡耐NH3的含量[用φ(NH3)表示]与反应的总压、温度、氢氮比[用γ= n(H2)/n(N2)表示]和惰性气体含量(用xi表示)存在一定关系。下列两图是探究γ、xi对合成氨生产影响时所得到的。
根据图2,可得出的结论是:_______。 根据图3,可得出的结论是:________。
(1)1:1:a,a≠0
(2)AC
(3)
(4)同一氢氮比,平衡氨含量随压强的升高而增加,同一压强下氢氮比γ约为3时,平衡氨含量最大(实际大约在2. 90:1到 2. 68:1之间变动);随着惰性气体含量的增加,平衡氨浓度很快下降,转化率变小,导致生产能力下降(在生产中要选择一个合理的惰性气体含量,并用排放少量合成气的办法稳定惰性气体在合成气中的含量)