Question

如圖是工業(yè)生產(chǎn)硝酸銨的流程．

（1）吸收塔C中通入空氣的目的是______．A、B、C、D四個容器中的反應(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
寫出氨高溫催化氧化的熱化學(xué)方程式：______．
（3）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．升高溫度　 B．使用催化劑　 C．增大壓強(qiáng)　 D．循環(huán)利用和不斷補(bǔ)充氮?dú)?br/>（4）在一定溫度和壓強(qiáng)下，將H₂和N₂按3：1（體積比）在密閉容器中混合，當(dāng)該反應(yīng)達(dá)到平衡時，測得平衡混合氣中NH₃的氣體體積分?jǐn)?shù)為17.6%，求此時H₂的轉(zhuǎn)化率？（要有完整的計(jì)算過程，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

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)通入過量空氣；題中涉及的化學(xué)反應(yīng)有：①N₂+3H₂?2NH₃②4NH₃+5O₂ 4NO+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”）； 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） 4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905.8KJ/mol；
故答案為：4NH₃（g）+5O₂（g） 4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905.8KJ/mol；
（3）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，則可采取的措施有：增大壓強(qiáng)、循環(huán)利用和不斷補(bǔ)充氮?dú)狻⒓皶r分離出氨氣，
故答案為：CD；
（4）設(shè)開始時H₂的物質(zhì)的量為3 mol，平衡時變化量為xmol
3H₂ （g）+N₂ （g）?2NH₃（g）
起始量（mol） 3 1 0
變化量（mol） x x
平衡量（mol） 3-x
則平衡時NH₃的體積分?jǐn)?shù)為：
解得x=0.9
∴H₂轉(zhuǎn)化率為：，答：氫氣的轉(zhuǎn)化率是30.0%．
分析：本題中涉及的化學(xué)反應(yīng)有：N₂+3H₂?2NH₃ 、4NH₃+5O₂ 4NO+6H₂O、2NO+O₂═2NO₂ 、3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO、4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃ 、NH₃+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；
（3）為提高某一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)反應(yīng)方向移動；
（4）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：本題以工業(yè)合成硝酸銨為載體，考查化學(xué)反應(yīng)與能量、化學(xué)平衡等問題，注意外界條件對化學(xué)平衡的影響，注意有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算方法，題目難度中等．