Question

工業(yè)生產(chǎn)硝酸銨的流程圖如下：

請回答下列問題：
（1）寫出硝酸銨在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要作用

可做氮肥等

（任寫一條）
（2）已知N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ?mol^-1．請回答：
①在500℃、200atm和鐵催化條件下向一密閉容器中充入1molN₂和3molH₂，充分反應(yīng)后，放出的熱量

＜

（填“＜”“＞”“=”）92.4kJ，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=

c2(NH3)

c3(H2)c(N2)

．
②為有效提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，宜采取的措施有

CEF

A．降低溫度       B．最適合催化劑活性的適當(dāng)高溫        C．增大壓強(qiáng)
D．降低壓強(qiáng)       E．循環(huán)利用和不斷補(bǔ)充氮?dú)?nbsp;           F．及時(shí)移出氨
（3）一定溫度下在體積固定的密閉容器中，將1mol N₂和3mol H₂混合，當(dāng)該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測得平衡混合氣的壓強(qiáng)是反應(yīng)前的0.85倍，此時(shí)N₂的轉(zhuǎn)化率為

30%

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)銨鹽的用途分析；
（2）①根據(jù)可逆反應(yīng)的特點(diǎn)不可能完全進(jìn)行到底分析；依據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)概念書寫表達(dá)式；
②根據(jù)化學(xué)平衡移動分析；因增大反應(yīng)物的濃度，減少生成物的濃度，增大壓強(qiáng)，降低溫度工業(yè)合成氨反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，氫氣的轉(zhuǎn)化率提高，但在實(shí)際生產(chǎn)中不能用低溫，因?yàn)闇囟鹊突瘜W(xué)反應(yīng)速率慢；
（3）根據(jù)化學(xué)平衡三段式列式求出各自的物質(zhì)的量，最終求出轉(zhuǎn)化率；

解答：解：（1）因銨鹽的主要用途是用作氮肥，故答案為：可做氮肥等；
    （2）①因?yàn)榭赡娣磻?yīng)不可能完全進(jìn)行到底，放出的熱量比完全反應(yīng)少，在1atm和298K條件下，1mol氮?dú)夂?mol氫氣完全反應(yīng)生成2mol氨氣，放出92.4kJ熱量，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不可能進(jìn)行完全，又因?yàn)榉磻?yīng)溫度為500℃，所以放出的熱量小于92.4kJ； N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

c2(NH3)

c3(H2)c(N2)

；
故答案為：＜；

c2(NH3)

c3(H2)c(N2)

②A．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向進(jìn)行，氫氣的轉(zhuǎn)化率提高，但在實(shí)際生產(chǎn)中不能用低溫，因?yàn)闇囟鹊突瘜W(xué)反應(yīng)速率慢，故A不符合；
B．最適合催化劑活性的適當(dāng)高溫，溫度越高氫氣轉(zhuǎn)化率減小，故B不符合；        
C．反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行，氫氣轉(zhuǎn)化率增大，故C符合；
D．降低壓強(qiáng)，平衡逆向進(jìn)行，故D不符合；       
E．循環(huán)利用和不斷補(bǔ)充氮?dú)�，提高氫氣轉(zhuǎn)化率，故E符合；            
F．及時(shí)移出氨，平衡正向進(jìn)行，氫氣轉(zhuǎn)化率增大，故F符合；
故答案為：CEF；
 （3）依據(jù)化學(xué)平衡的三段式列式計(jì)算得到：設(shè)氮?dú)廪D(zhuǎn)化物質(zhì)的量為x
                N₂ +3H₂=2NH₃
 起始量（mol）  1   3     0
 轉(zhuǎn)化量（mol）  x   3x    2x 
 平衡量（mol） 1-x  3-3x  2x             
平衡混合氣的壓強(qiáng)是反應(yīng)前的0.85倍，物質(zhì)的量是反應(yīng)前的0.85倍
（1-x）+（3-3x ）+2x=0.85×4
得到x=0.3mol；
氫氣的轉(zhuǎn)化率=

3×0.3

3

×100%=30%            
故答案為：30%；

點(diǎn)評：本題結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)硝酸銨的流程圖考查了可逆反應(yīng)、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡三段式計(jì)算等，試題的綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．