问题 问答题

工业生产硝酸铵的流程图如图:

请回答下列问题:

(1)写出硝酸铵在工农业生产中的重要作用______(任写一条)

(2)已知N2(g)+3H2(g)═2NH3(g),△H=-92kJ•mol-1.请回答:

①在500℃、200atm和铁催化条件下向一密闭容器中充入1molN2和3molH2,充分反应后,放出的热量______(填“<”“>”“=”)92.4kJ,理由是______.

②为有效提高氢气的转化率,实际生产中宜采取的措施有______

A.降低温度       B.最适合催化剂活性的适当高温          C.增大压强

D.降低压强       E.循环利用和不断补充氮气              F.及时移出氨

(3)已知铂铑合金网未预热也会发热.写出氨催化氧化的化学方程式:______,该反应的化学平衡常数表达式K=______,当温度升高时,K值______(增大、减小、无影响),其原因是______.

(4)在一定温度和压强的密闭容器中,将平均式量为8.5的H2和N2混合,当该反应达到平衡时,测出平衡混合气的平均式量为10,此时N2的转化率为______.

答案

(1)因铵盐的主要用途是用作氮肥,故答案为:可做氮肥等;

    (2)①因为可逆反应不可能完全进行到底,放出的热量比完全反应少,

故答案为:<,在1atm和298K条件下,1mol氮气和3mol氢气完全反应生成2mol氨气,放出92.4kJ热量,该反应为可逆反应,不可能进行完全,又因为反应温度为500℃,所以放出的热量小于92.4kJ;  

        ②因增大反应物的浓度,减少生成物的浓度,增大压强,降低温度工业合成氨反应向正反应方向移动,氢气的转化率提高,但在实际生产中不能用低温,因为温度低化学反应速率慢,故答案为:CEF;

    (3)因为NH3具有还原性,能被氧气氧化:4NH3+5O2

 加热 
.
 
4NO+6H2O,

        该反应的平衡常数K=

C5(NO) •C6(H2O)
C4(NH3)•C5(O2)
       

        因工业合成氨反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小,

        故答案为:4NH3+5O2

 加热 
.
 
4NO+6H2O,
C5(NO)•C6(H2O)
C4(NH3)•C5(O2)
,减小,因为氨的催化氧化反应是放热反应,所以升高温度,K会减小;

      (4)十字交叉法:平均相对分子质量为8.5的H2和N2物质的量比=(28-8.5):(8.5-2)=3:1

           平衡三部曲:N2 +3H2 =2NH3

                        起   1     3        0

                        反   x     3x       2x

                        末   1-x   3-3x     2x            

          平衡混合气的平均相对分子质量为10,对应的相对分子质量:

28×1+2×3
(1-x)+(3-3x)+2x
=10

                          x=0.3

         则H2转化率为

3×0.3
3
×100%=30%

         故答案为:30%

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