Question

如圖是工業生產硝酸銨的流程．

（1）A、B、C、D四個容器中的反應，屬于氧化還原反應的是

 

（填字母）．
（2）已知：
4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H=一1266.8kJ/mol
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
寫出氨高溫催化氧化的熱化學方程式：

 

，
氨催化氧化反應的化學平衡常數表達式K=

 

．
（3）已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol．為提高氫氣的轉化率，宜采取的措施有

 

．（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    E．及時移出氨
（4）在一定溫度和壓強下，將H₂和N₂按3：1（體積比）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的氣體體積分數為17.6%，此時H₂的轉化率為

 

．

Answer 1

分析：本題中涉及的化學反應有：①N₂+3H₂?2NH₃②4NH₃+5O₂

催化劑 .

高溫高壓

4NO+6H₂O③2NO+O₂═2NO₂④3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO⑤4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃⑥NH₃+HNO₃═NH₄NO₃；
（1）吸收塔中涉及的反應有：2NO+O₂═2NO₂；3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃；為使NO充分氧化而生成硝酸，應通入過量空氣；根據反應中各物質的組成元素的化合價是否發生變化來判斷是否發生氧化還原反應；
（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熱；根據平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積計算；
（3）為提高某一反應物的轉化率，應使平衡向正反應反應方向移動；
（4）根據阿伏加德羅定律結合化學方程式，用三段式計算法計算．

解答：解：（1）吸收塔中涉及的反應有：2NO+O₂═2NO₂；3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃；為使NO充分氧化而生成硝酸，應通入過量空氣；題中涉及的化學反應有：
①N₂+3H₂?2NH₃②4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O③2NO+O₂═2NO₂④3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO⑤4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃⑥NH₃+HNO₃═NH₄NO₃，
其中①②③④⑤屬于氧化還原反應，即ABC屬于氧化還原反應，故答案為：ABC；
（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）

催化劑 .

△

4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905.8KJ/mol；
化學平衡常數表達式為K=

c4(NO)?c6(H2O)

c4(NH3)?c5(O2)

，
故答案為：4NH₃（g）+5O₂（g）

催化劑 .

△

4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.8KJ/mol； 

c4(NO)?c6(H2O)

c4(NH3)?c5(O2)

；
（3）為提高氫氣的轉化率，應是反應向正反應方向移動，則可采取的措施有：增大壓強、循環利用和不斷補充氮氣、及時分離出氨氣；故答案為：CDE； 
（4）設反應起始時H₂和N₂的物質的量分別為3mol和1mol，平衡時轉化了xmolN₂，
       N₂ +3H₂ ?2NH₃
起始  1mol   3mol           0
轉化   x      3x           2x
平衡   1-x    3-3x         2x
根據題意知：

2x

(1-x)+(3-3x)+2x

×100%=17.6%，則x=0.299，
所以此時H₂的轉化率為

0.299mol×3

3mol

×100%=29.9%，故答案為：29.9%

點評：本題以工業合成硝酸銨為載體考查化學反應與能量、化學平衡等問題，題目難度中等，注意外界條件對化學平衡的影響，注意有關化學平衡的計算方法．