氨在国民经济中占有重要地位.
(1)合成氨工业中,合成塔中每生成2mol NH3,放出92.2kJ热量.
①工业合成氨的热化学方程式是______.
②若起始时向容器内放入2mol N2 和6mol H2,达平衡后放出的热量为Q,则Q______(填“>”、“<”或“=”)184.4kJ.
③已知:(如图1所示)
1mol N-H键断裂吸收的能量约等于______kJ.
(2)工业生产尿素的原理是以NH3 和CO2 为原料合成尿素[CO(NH2)2],反应的化学方程式为2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(l)+H20(l),该反应的平衡常数和温度的关系如表所示:
T/℃ | 165 | 175 | 185 | 195 |
K | 111.9 | 74.1 | 50.6 | 34.8 |
②在一定温度和压强下,若原料气中的NH3 和CO2 的物质的量之比(氨碳比)
=x,碳比(x)与CO2 平衡转化率(α)的关系如图2所示.α 随着x增大而增大的原因是______.n(NH3) n(CO2)
③图2中的B点处,NH3的平衡转化率为______.
(1)①合成塔中每生成2mol NH3,放出92.2kJ热量,依据热化学方程式写出,标注物质聚集状态和对应反应放出的热量写出热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92.2kJ/mol
故答案为:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92.2kJ/mol
②反应是可逆反应不能进行彻底,该温度下合成塔中放入2mol N2和6mol H2,达平衡后放出的热量小于184.4 kJ;
故答案为:<;
③3H2+N2⇌2NH3,反应焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量=3×436+945.8-6×N-H键键能=-92.2,N-H键键能=391KJ;
故答案为:391;
(2)①平衡常数随温度升高减小,说明正反应为放热反应,△H<0,故答案为:<;
②2NH3 (g)+CO2 (g)⇌CO(NH2)2 (l)+H2O (l),图象分析判断,增大氨气浓度平衡正向进行,转化率增大,故答案为:c(NH3)增大,平衡正向移动;
③B点处x=4,原料气中的NH3和CO2的物质的量之比为4,二氧化碳转化率为64%,假设氨气为4mol,二氧化碳为1mol,则反应的二氧化碳为0.64mol,
依据化学方程式2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(l)+H2O(l)反应的氨气为1.28mol,
NH3的平衡转化率=
×100%=32%;1.28mol 4mol
故答案为:32%;