Question

合成氨工業(yè)用氫和氮在催化劑作用下直接合成，下表表示在一定溫度和壓強(qiáng)作用下達(dá)到動(dòng)態(tài)平穩(wěn)時(shí)氨的含量。

達(dá)到平穩(wěn)時(shí)混合氣體中氨的含量（體積百分比）（氮?dú)夂蜌錃獾捏w積比是1：3）

氨含量      P(大氣壓) t(℃)	100	200	300	600	1000
200	81.5	86.4	89.9	95.4	98.8
300	52.0	64.2	71.0	84.2	92.6
400	25.1	38.2	47.0	65.2	79.8
500	10.6	19.1	26.4	42.2	57.5

右圖是一透熱性能很好的堅(jiān)固容器，活塞C可左右移動(dòng)。其

總體積為44.8L，現(xiàn)將400℃、300大氣壓的氫氣33.6L和400℃、

300大氣壓的氮?dú)?1.2L充入容器中，當(dāng)兩者反應(yīng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平穩(wěn)

時(shí)，若保持混合氣體的溫度和壓強(qiáng)仍為400℃和300大氣壓，求：

 (1)容器是向外界放熱，還是吸熱？為什么？

（2）試計(jì)算充入容器中氮?dú)赓|(zhì)量是多少克？

（3）活塞C要向左側(cè)移動(dòng)的距離與容器全長之比是多少？

Answer 1

(1)該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，若保持反應(yīng)時(shí)溫度不變，容器必須向外界放熱.

(2) 1.7×10³g

(3)活塞C向左移動(dòng)距離與活塞全長之比為=0.24?

解析:

(1)由表中查出在400^oC、300大氣壓條件下氫、氮混合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的氨的含量為47%。

氫和氮反應(yīng)方程如下

N₂+3H₂  2NH₃+92.4kJ

該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，若保持反應(yīng)時(shí)溫度不變，容器必須向外界放熱.

(2)因?yàn)?img border=0 width=82 height=42 src="http://thumb.zyjl.cn/pic1/1899/hx/136/17136.gif">

所以V₀==1363L，則

m=×28=1.7×10³g

(3)動(dòng)態(tài)平衡時(shí)氫和氮的含量均為53%,其總體積為V'=(33.6+11.2)×0.53=23.74L

反應(yīng)后生成氨的體積為

V"=(33.6+11.2)×0.47÷2=10.53L

則反應(yīng)后總體積為

V=V'+V"=34.72L

活塞C向左移動(dòng)距離與活塞全長之比為=0.24