Question

如圖是工業(yè)生產(chǎn)硝酸銨的流程示意圖．

（1）吸收塔C中通入過(guò)量空氣的目的是______．A、B、C、D四個(gè)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），△H=-1266.8kJ/mol；
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g），△H=+180.5kJ/mol
據(jù)此寫(xiě)出氨高溫催化氧化的熱化學(xué)方程式：______．
若上述催化氧化過(guò)程轉(zhuǎn)移了5mol電子，則反應(yīng)的能量變化為_(kāi)_____kJ．
（3）在化工研究中，經(jīng)常要判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，若某反應(yīng)的△H＜0，則該反應(yīng)是否一定能自發(fā)進(jìn)行？______（填“一定”或“不一定”）
（4）已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），△H=-92kJ/mol．為提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，宜采取的措施有______（填字母）．
A．適當(dāng)升高溫度　
B．使用更有效的催化劑　
C．增大壓強(qiáng)　
D．循環(huán)利用和不斷補(bǔ)充氮?dú)狻　?br/>E．及時(shí)分離出氨氣
（5）在一定溫度和壓強(qiáng)下，將H₂和N₂按3：1的體積比在密閉容器中混合，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得平衡混合氣中NH₃的體積分?jǐn)?shù)為20.0%，此時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_____（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）．

Answer 1

解：（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(guò)量空氣；題中涉及的化學(xué)反應(yīng)有：①N₂+3H₂?2NH₃②4NH₃+5O₂4NO+6H₂O③2NO+O₂═2NO₂④3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO⑤4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃⑥NH₃+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）反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于反應(yīng)中的焓變和熵變以及反應(yīng)溫度的關(guān)系，即△H-T?△S＜0（其中△H為反應(yīng)熱，T為溫度，△S為熵變），所以某反應(yīng)的△H＜0，該反應(yīng)不一定能自發(fā)進(jìn)行，故答案為：不一定；
（4）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(dòng)，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)狻⒓皶r(shí)分離出氨氣；故答案為：C D E；
（5）設(shè)反應(yīng)起始時(shí)H₂和N₂的物質(zhì)的量分別為3mol和1mol，平衡時(shí)轉(zhuǎn)化了xmolN₂，
N₂ +3H₂ ?2NH₃
起始 1mol 3mol 0
轉(zhuǎn)化 x 3x 2x
平衡 1-x 3-3x 2x
根據(jù)題意知：=20.0%，則x=，所以此時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為33.3%，故答案為：33.3%
分析：本題中涉及的化學(xué)反應(yīng)有：①N₂+3H₂?2NH₃②4NH₃+5O₂4NO+6H₂O③2NO+O₂═2NO₂④3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO⑤4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃⑥NH₃+HNO₃═NH₄NO₃
（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(guò)量空氣；根據(jù)反應(yīng)中各物質(zhì)的組成元素的化合價(jià)是否發(fā)生變化來(lái)判斷是否發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（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，利用蓋斯定律可求知反應(yīng)熱；根據(jù)電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量計(jì)算反應(yīng)中消耗反應(yīng)物的物質(zhì)的量，依次計(jì)算反應(yīng)熱；
（3）反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于△H-T?△S＜0（其中△H為反應(yīng)熱，T為溫度，△S為熵變）；
（4）為提高某一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
（5）根據(jù)阿伏加德羅定律結(jié)合化學(xué)方程式，用三段式計(jì)算法計(jì)算．
點(diǎn)評(píng)：本題考查工業(yè)合成硝酸銨、蓋斯定律的應(yīng)用以及化學(xué)平衡問(wèn)題，題目較為綜合，做題時(shí)注意兩個(gè)問(wèn)題，一是蓋斯定律的應(yīng)用，另一個(gè)是化學(xué)平衡的計(jì)算．