Question

如圖是工業(yè)生產(chǎn)硝酸銨的流程．

（1）A、B、C、D四個(gè)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=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(xué)方程式：

 

，
氨催化氧化反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

．
（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)?nbsp;   E．及時(shí)移出氨
（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(shí)，測得平衡混合氣中NH₃的氣體體積分?jǐn)?shù)為17.6%，此時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為

 

．

Answer 1

分析：本題中涉及的化學(xué)反應(yīng)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(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；根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積計(jì)算；
（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(dòng)；
（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．

解答：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

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(yīng)，即ABC屬于氧化還原反應(yīng)，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(xué)平衡常數(shù)表達(dá)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(zhuǎn)化率，應(yīng)是反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，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(shí)分離出氨氣；故答案為：CDE； 
（4）設(shè)反應(yīng)起始時(shí)H₂和N₂的物質(zhì)的量分別為3mol和1mol，平衡時(shí)轉(zhuǎn)化了xmolN₂，
       N₂ +3H₂ ?2NH₃
起始  1mol   3mol           0
轉(zhuǎn)化   x      3x           2x
平衡   1-x    3-3x         2x
根據(jù)題意知：

2x

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

×100%=17.6%，則x=0.299，
所以此時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為

0.299mol×3

3mol

×100%=29.9%，故答案為：29.9%

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，題目難度中等，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．