Question

工業合成氨與制備硝酸一般可連續生產，流程如下：

（1）某溫度下體積為200L的氨合成塔中，測得如下數據：

	0	1	2	3	4
N2	1.500	1.400	1.200	C1	C1
H2	4.500	4.200	3.600	C2	C2
NH3	0	0.200	0.600	C3	C3

 

 

 

 

 

 

 

根據表中數據計算０～２小時內N₂的平均反應速率　　　　　　mol?L^-1?h^-1

若起始時與平衡時的壓強之比為a，則N₂的轉化率為　　　(用含a的代數式表示)

（2）希臘阿里斯多德大學的 George Marnellos 和 Michael Stoukides，發明了一種合成氨的新方法，在常壓下，把氫氣和用氦氣稀釋的氮氣分別通入一個加熱到570℃的電解池，利用能通過氫離子的多孔陶瓷固體作電解質，氫氣和氮氣在電極上合成了氨，轉化率達到78%，試寫出電解池陰極的電極反應式　　　　                      　　　　　

（3）氨氣和氧氣從145℃就開始反應，在不同溫度和催化劑條件下生成不同產物（如右圖）：

4NH₃＋5O₂4NO＋6H₂O　K₁=1×10⁵³（900℃）

4NH₃＋3O₂2N₂＋6H₂O　 K₂=1×10⁶⁷（900℃）

溫度較低時以生成　　       　為主，溫度高于900℃時，NO產率下降的原因　　　                     　。吸收塔中需要補充空氣的原因                                         。

（4）尾氣處理時小型化工廠常用尿素作為氮氧化物的吸收劑，此法運行費用低，吸收效果好，不產生二次污染，吸收后尾氣中NOx的去除率高達99.95%。其主要的反應為氮氧化物混合氣與水反應生成亞硝酸，亞硝酸再與尿素反應生成CO₂  和N₂請寫出有關反應化學方程式　                       ，                 　　　　 。

Answer 1

(1)0.15（2分）    2(1－1/a)   （3分）

(2)N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃ （2分）

  (3)N₂ （1分）  生成NO的反應為放熱反應，升高溫度轉化率下降 （2分） 進一步與NO反應生成硝酸（1分）

(4) NO+NO₂+H₂O=2HNO₂；（1分）  CO (NH₂)₂+2HNO₂=CO₂+2N₂+3H₂O（1分）