Question

化肥是農業生產最基礎而且是最重要的物質投入．工業上利用N₂和H₂合成氨，其化學方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0
（1）下表為不同溫度下該反應的平衡常數．由此可推知，表中T₁    573K（填“＞”、“＜”或“=”）．

T/K	T1	573	T2
K	1.00×107	2.45×105	1.88×103

（2）將一定量的N₂和H₂的混合氣放入某密閉容器中發生上述反應．
①下列措施中可提高氫氣的轉化率的有    （填字母）．
A．升高溫度                        B．使用催化劑
C．增大壓強                        D．循環利用和不斷補充氮氣
②在一定溫度和壓強下，將H₂和N₂按體積比3：1在密閉容器中混合，當該反應達到平衡時，測得平衡混合氣中NH₃的體積分數為，此時N₂的轉化率為    ．
（3）某廠每天產生600m³含氨廢水．該廠處理廢水的方法：將廢水加熱得到NH₃，使廢水中NH₃的濃度降為17mg?L^-1．再對加熱蒸發得到的NH₃用一定量空氣氧化．發生的主反應如下：
4NH₃+5O₂4NO+6H₂O      4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃
副反應為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O
①該廠每天通過加熱蒸發可得到NH₃的物質的量是多少？
②若氧化過程中90% NH₃轉化為硝酸，10% NH₃發生了副反應，則該廠每天消耗標準狀況下的空氣多少立方米？（假設廢水加熱前后的體積和密度近似認為不變，空氣中氧氣的體積分數20%．）

Answer 1

【答案】分析：（1）正反應放熱，根據溫度對平衡移動的影響分析；
（2）提高氫氣的轉化率，應使平衡向正反應方向移動；利用三段式法計算轉化率；
（3）①計算氨氣的濃度變化，根據n=cV計算物質的量；
②根據方程式得出反應的關系式，可根據關系式計算．
解答：解：（1）該反應的正反應放熱，溫度升高平衡向逆反應方向移動，T₁時平衡常數大于573K的平衡常數，說明T₁＜573K，
故答案為：＜；
（2）①A．升高溫度，平衡向逆反應方向移動，則轉化率減小，故A錯誤；
B．使用催化劑平衡不移動，轉化率不變，故B錯誤；
C．增大壓強平衡向正反應方向移動，轉化率增大，故C正確；
D．循環利用和不斷補充氮氣，可使平衡向正反應方向移動，轉化率增大，故D正確．
故答案為：CD；
②設起始時H₂的物質的量為3mol，N₂為1mol，平衡時N₂轉化了xmol，
          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始：1mol     3mol       0
轉化：xmol     3xmol      2xmol
平衡：（1-x）mol （3-3x）mol 2xmol
則=
x=0.25，
此時N₂的轉化率為=25%，
故答案為：25%；
（3）①n（NH₃）=×10^-3g/mg×600m³×10³L/m³=4800mol，
答：該廠每天通過加熱蒸發可得到NH₃的物質的量是4800mol；
②根據下列發生的主反應：
4NH₃+5O₂4NO+6H₂O，4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃
得主反應中氨氣與氧氣的物質的量有如下關系式：NH₃～2O₂
n（O₂）_主反應=4800 mol×90%×2=8640 mol
根據下列副反應：
4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O
n（O₂）_副反應=4800 mol×10%×3/4=360mol
V（空氣）=（8640+360）mol×22.4L/mol×10^-3m³/L÷20%=1008m³
答：該廠每天消耗標準狀況下的空氣1008m³．
點評：本題考查化學平衡的計算，題目較為綜合，且難度較大，易錯點為（3），注意根據質量守恒利用關系法計算．