Question

工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：

請(qǐng)回答下列問題：

（1）某科研小組研究：在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質(zhì)的量，對(duì)反應(yīng)N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol^-1的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示：（圖中T表示溫度，n表示物質(zhì)的量）

①圖像中T₂和T₁的關(guān)系是：T₂      T₁(填“>”、“<”、“=”或“無法確定”)。

②比較在a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中，N₂的轉(zhuǎn)化率最高的是    (填字母)。

③要使反應(yīng)后氨的百分含量最大，則在起始體系中原料投料比n(H₂)/n(N₂)      3（填 “>”、“<”、“=”或“無法確定”）。若容器容積恒為1 L，起始狀態(tài)n(H₂)=3 mol，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則此條件下(T₂)，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=      。（結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位）

（2）已知：N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)      ΔH＝＋180.5 kJ·mol^-1

2H₂(g)＋O₂(g)2H₂O(g)       ΔH＝－483.6 kJ·mol^-1

今有17 g氨氣，假設(shè)其經(jīng)催化氧化完全反應(yīng)，生成一氧化氮?dú)怏w和水蒸氣，則該過程中所放出的熱量為      kJ。

（3）在裝置②中，NH₃和O₂從145℃就開始下列反應(yīng)，在不同溫度和催化劑條件下生成不同產(chǎn)物（如下圖所示）：

溫度較低時(shí)生成    為主，溫度高于900℃時(shí)，NO產(chǎn)率下降的可能原因是    。

 

Answer 1

【答案】

（14分）

（1）① ＜，② c ， ③ ＝（各2分，共6分）；2.08（2分）

（2）226.25kJ或226.3 kJ（3分）

（3）N₂ （1分）；氨氣氧化生成NO的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率下降（2分）

【解析】

試題分析：

（1）①合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，氨的百分含量越小，所以T₂<T₁。②增大氫氣濃度，氮?dú)廪D(zhuǎn)化率提高，所以氮?dú)廪D(zhuǎn)化率最高的是c。③要使反應(yīng)后氨的百分含量最大，氮?dú)馀c氫氣體積比應(yīng)為1：3，（2）氨催化氧化反應(yīng)為4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O，由蓋斯定律得4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(g)  ΔH＝（180.5×2+92.4×2－483.6×3）kJ·mol^-1=－905 kJ·mol^-1，所以1molNH₃催化氧化放熱226.25kJ。

（3）由圖像可知溫度低時(shí)主要生成氮?dú)�；氨的催化氧化放熱，溫度高�?00℃時(shí)，平衡向左移動(dòng)，NO產(chǎn)率降低。

考點(diǎn)： 勒沙特列原理  蓋斯定律