(2009?龍巖一模)工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn),流程如圖1:
(1)工業(yè)生產(chǎn)時,制取氫氣的一個反應為:CO+H
2O?CO
2+H
2①t℃時,往1L密閉容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸氣.反應建立平衡后,體系中c(H
2)=0.12mol?L
-1.該溫度下此反應的平衡常數(shù)K=
1
1
.
②保持溫度不變,向上述平衡體系中再加入0.1molCO,當反應重新建立平衡時,水蒸氣的總轉(zhuǎn)化率α (H
2O)=
50%
50%
.
(2)合成塔中發(fā)生反應為:N
2(g)+3H
2(g)?2NH
3(g);△H<0.右表為不同溫度下該反應的平衡常數(shù).由此可推知,表中T
1<
<
573K(填“>”、“<”或“=”).
T/K |
T1 |
573 |
T2 |
K |
1.00×107 |
2.45×105 |
1.88×103 |
(3)NH
3和O
2在鉑系催化劑作用下從145℃就開始反應:
4NH
3+5O
2?4NO+6H
2O△H=-905kJ?mol
-1不同溫度下NO產(chǎn)率如圖2所示.溫度高于900℃時,NO產(chǎn)率下降的原因
溫度高于900℃時,平衡向左移動
溫度高于900℃時,平衡向左移動
.
(4)吸收塔中反應為:3NO
2+H
2O?2HNO
3+NO.從生產(chǎn)流程看,吸收塔中需要補充空氣,其原因是
充入空氣,NO轉(zhuǎn)化為NO2,有利于提高原料利用率
充入空氣,NO轉(zhuǎn)化為NO2,有利于提高原料利用率
.
(5)硝酸廠的尾氣含有氮氧化物,不經(jīng)處理直接排放將污染空氣.目前科學家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮氧化物還原為氮氣和水,其反應機理為:
CH
4(g)+4NO
2(g)=4NO(g)+CO
2(g)+2H
2O(g);△H=-574kJ?mol
-1CH
4(g)+4NO(g)=2N
2(g)+CO
2(g)+2H
2O(g);△H=-1160kJ?mol
-1則甲烷直接將NO
2還原為N
2的熱化學方程式為:
CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)△H=-867kJ/mol
CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)△H=-867kJ/mol
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