Question

工業生產硝酸銨的流程圖如下：

請回答下列問題：
（1）寫出硝酸銨在工農業生產中的重要作用

可做氮肥等

（任寫一條）
（2）已知N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ?mol^-1．請回答：
①在500℃、200atm和鐵催化條件下向一密閉容器中充入1molN₂和3molH₂，充分反應后，放出的熱量

＜

（填“＜”“＞”“=”）92.4kJ，該反應的化學平衡常數表達式K=

c2(NH3)

c3(H2)c(N2)

．
②為有效提高氫氣的轉化率，宜采取的措施有

CEF

A．降低溫度       B．最適合催化劑活性的適當高溫        C．增大壓強
D．降低壓強       E．循環利用和不斷補充氮氣            F．及時移出氨
（3）一定溫度下在體積固定的密閉容器中，將1mol N₂和3mol H₂混合，當該反應達到平衡時，測得平衡混合氣的壓強是反應前的0.85倍，此時N₂的轉化率為

30%

．

Answer 1

分析：（1）根據銨鹽的用途分析；
（2）①根據可逆反應的特點不可能完全進行到底分析；依據化學平衡常數概念書寫表達式；
②根據化學平衡移動分析；因增大反應物的濃度，減少生成物的濃度，增大壓強，降低溫度工業合成氨反應向正反應方向移動，氫氣的轉化率提高，但在實際生產中不能用低溫，因為溫度低化學反應速率慢；
（3）根據化學平衡三段式列式求出各自的物質的量，最終求出轉化率；

解答：解：（1）因銨鹽的主要用途是用作氮肥，故答案為：可做氮肥等；
    （2）①因為可逆反應不可能完全進行到底，放出的熱量比完全反應少，在1atm和298K條件下，1mol氮氣和3mol氫氣完全反應生成2mol氨氣，放出92.4kJ熱量，該反應為可逆反應，不可能進行完全，又因為反應溫度為500℃，所以放出的熱量小于92.4kJ； N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；該反應的平衡常數K=

c2(NH3)

c3(H2)c(N2)

；
故答案為：＜；

c2(NH3)

c3(H2)c(N2)

②A．反應是放熱反應，降低溫度平衡正向進行，氫氣的轉化率提高，但在實際生產中不能用低溫，因為溫度低化學反應速率慢，故A不符合；
B．最適合催化劑活性的適當高溫，溫度越高氫氣轉化率減小，故B不符合；        
C．反應是氣體體積減小的反應，增大壓強，平衡正向進行，氫氣轉化率增大，故C符合；
D．降低壓強，平衡逆向進行，故D不符合；       
E．循環利用和不斷補充氮氣，提高氫氣轉化率，故E符合；            
F．及時移出氨，平衡正向進行，氫氣轉化率增大，故F符合；
故答案為：CEF；
 （3）依據化學平衡的三段式列式計算得到：設氮氣轉化物質的量為x
                N₂ +3H₂=2NH₃
 起始量（mol）  1   3     0
 轉化量（mol）  x   3x    2x 
 平衡量（mol） 1-x  3-3x  2x             
平衡混合氣的壓強是反應前的0.85倍，物質的量是反應前的0.85倍
（1-x）+（3-3x ）+2x=0.85×4
得到x=0.3mol；
氫氣的轉化率=

3×0.3

3

×100%=30%            
故答案為：30%；

點評：本題結合工業生產硝酸銨的流程圖考查了可逆反應、化學平衡常數、化學平衡三段式計算等，試題的綜合性較強，題目難度中等．