Question

制取硝酸銨的流程圖如下：?

請回答下列問題：?
(1)合成氨的原料通常各來自何處？?
(2)已知N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g），Q＞0。請解釋：
①什么是可逆反應??
②為有效提高氨的產率，實際生產中宜采取哪些措施？?
(3)寫出氨催化氧化的化學方程式。鉑—銠合金網有何作用？為什么鉑銠合金網未預熱也會發熱？?
(4)舉出硝酸銨的兩種主要用途。解釋為什么該用途對現代社會非常重要？?
(5)在一定溫度和壓強的密閉容器中，將平均式量為8.5的H₂和N₂混合，當該反應達到平衡時，測出平衡混合氣的平均式量為10，此時N₂的轉化率為______________，平衡混合氣體中NH₃的體積分數為____________________________________。
(6)請你為硝酸廠的選址提出合理化建議。

Answer 1

（1）N₂取自于空氣，H₂可來自于水煤氣；?
（2）①略；②可采取增壓、適當溫度和使用鐵觸媒等措施；?
（3）4NH₃+5O₂4NO+6H₂O，Pt－Rh合金網起催化作用；因為氨的催化氧化反應是放熱反應，保證Pt－Rt合金網達到一定溫度而不必預熱；?
（4）NH₄NO₃可作化肥和炸藥。前者可促使植物生長，增加農作物產量；后者可用于軍事、建設上制造炸藥，故該物質對現代社會的發展與和平作用重大；?
（5）30%  17.6%?
（6）廠址的選擇應具備以下有利條件：原料和產品運輸方便，生產動力來源充足，廢物易于處理，地價較便宜等。

試題分析：（1）氮氣主要來自于空氣，而氫氣可以自于水煤氣等。
（2）①在相同條件下，既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行的反應是可逆反應。②根據反應的方程式可知，該反應是體積減小的、放熱的可逆反應。所以為有效提高氨的產率，實際生產中宜采取的措施可以是采取增壓、適當溫度和使用鐵觸媒等措施。
（3）氨氣催化氧化的方程式是4NH₃＋5O₂4NO＋6H₂O，其中Pt－Rh合金網起催化作用；因為氨的催化氧化反應是放熱反應，能保證Pt－Rt合金網達到一定溫度而不必預熱。
（4）NH₄NO₃可作化肥和炸藥。前者可促使植物生長，增加農作物產量；后者可用于軍事、建設上制造炸藥，故該物質對現代社會的發展與和平作用重大。
（5）氮氣和氫氣的平均相對分子質量是8.5，所以二者的物質的量之比是。設反應前氮氣和氫氣的物質的量分別是1mol和3mol。則
N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）
起始量（mol）  1       3           0
轉化量（mol）  x       3x          2x
平衡量（mol）1－x    3－3x         2x
所以有
解得x＝0.3
因此氮氣的轉化率是30%
平衡混合氣體中NH₃的體積分數為
（6）廠址的選擇應具備以下有利條件：原料和產品運輸方便，生產動力來源充足，廢物易于處理，地價較便宜等。
點評：本題是高考中典型的工藝流程題，試題綜合性強，對學生的要求高。本題主要是考查考生運用化學反應原理及相關知識來解決工業生產中實際問題的能力。解此類型題目的基本步驟是：①從題干中獲取有用信息，了解生產的產品。 ②分析流程中的每一步驟，從幾個方面了解流程：A.反應物是什么；B.發生了什么反應；C.該反應造成了什么后果，對制造產品有什么作用。抓住一個關鍵點：一切反應或操作都是為獲得產品而服務。③從問題中獲取信息，幫助解題。