Question

(10分)下圖是工業(yè)生產(chǎn)硝酸銨的流程。

（1）吸收塔C中通入空氣的目的是__________________ 。A、B、C、D四個容器中的反應(yīng)，屬于氧化還原反應(yīng)的是________(填字母)。

（2）已知：4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g) ＋6H2O(g) ΔH＝－1266.8 kJ/mol

N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180.5 kJ/mol

寫出氨高溫催化氧化的熱化學(xué)方程式：____________________________。

（3）已知：N2(g) ＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92 kJ/mol。為提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，宜采取的措施有______________(填字母)。

A．升高溫度 B．使用催化劑

C．增大壓強(qiáng) D．循環(huán)利用和不斷補(bǔ)充氮?dú)?/p>

（4）在一定溫度和壓強(qiáng)下，將H2和N2按3 : 1(體積比)在密閉容器中混合，當(dāng)該反應(yīng)達(dá)到平衡時，測得平衡混合氣中NH3的氣體體積分?jǐn)?shù)為17.6%，求此時H2的轉(zhuǎn)化率？(要有完整的計(jì)算過程，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

 

Answer 1

(10分) （1）使NO全部轉(zhuǎn)化成HNO3 (或提供O2氧化NO)(2分); ABC(2分)

（2）4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－905.8 kJ/mol(2分)

（3）CD (2分)

（4）(2分)【解析】
設(shè)開始時H2的物質(zhì)的量為3 mol，平衡時變化量為x mol，得

3H2 (g)＋N2(g) 2NH3(g)

起始量(mol) 3 1 0

變化量(mol) x x x

平衡量(mol) 3－x 1－x x

則平衡時混合氣中NH3的氣體體積分?jǐn)?shù)＝x÷×100%＝17.6%

解得x＝0.9 mol

所以此時H2的轉(zhuǎn)化率＝×100%＝30%

 

【解析】

試題分析：（1）吸收塔中涉及的反應(yīng)有：2NO+O2═2NO2；3NO2+H2O═2HNO3+NO；4NO2+O2+H2O═4HNO3；為使NO充分氧化而生成硝酸，應(yīng)通入過量空氣；題中涉及的化學(xué)反應(yīng)有：

①N2+3H2?2NH3②4NH3+5O2 4NO+6H2O

③2NO+O2═2NO2④3NO2+H2O═2HNO3+NO⑤4NO2+O2+H2O═4HNO3

⑥NH3+HNO3═NH4NO3，其中①②③④⑤屬于氧化還原反應(yīng)，故答案為：使NO充分氧化（或者“提高NO的轉(zhuǎn)化率”）； A B C；

（2）已知：①4NH3（g）+3O2（g）═2N2（g）+6H2O（g），△H=-1266.8kJ/mol

②N2（g）+O2（g）═2NO（g），△H=+180.5kJ/mol，

利用蓋斯定律①-2×②可得：4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g），△H=-905.8KJ/mol；根據(jù)反應(yīng)：

4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g），△H=-905.8KJ/mol； 轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量

905.8KJ 20mol

Q 5mol

Q==226.45KJ，

故答案為：4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g），△H=-905.8KJ/mol； 226.45；

（3）為提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)是反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，本題中可采取的措施有：增大壓強(qiáng)、循環(huán)利用和不斷補(bǔ)充氮?dú)�、及時分離出氨氣；故答案為：C D ； （4）設(shè)開始時H2的物質(zhì)的量為3 mol，平衡時變化量為x mol，得

3H2 (g)＋N2(g) 2NH3(g)

起始量(mol) 3 1 0

變化量(mol) x x x

平衡量(mol) 3－x 1－x x

則平衡時混合氣中NH3的氣體體積分?jǐn)?shù)＝x÷×100%＝17.6%

解得x＝0.9 mol

所以此時H2的轉(zhuǎn)化率＝×100%＝30%

考點(diǎn)： 氧化還原反應(yīng)，熱化學(xué)方程式，化學(xué)平衡的移動和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率計(jì)算。