Question

6．氨是一種重要的基礎(chǔ)化工原料，可以生產(chǎn)硝酸等一系列化工產(chǎn)品．德國(guó)人哈伯在1905年發(fā)明的合成氨反應(yīng)原理為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4KJ/mol
請(qǐng)回答下列問題：
（1）該反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)（“放熱”或“吸熱”），將10molN₂和30molH₂裝入密閉容器中，在一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡，若有20%的N₂轉(zhuǎn)化，則反應(yīng)放出的熱量是184.8kJ．當(dāng)溫度升高時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)會(huì)減�。ㄌ睢霸龃蟆被颉皽p小”）．
（2）一定條件下的密閉容器中，反應(yīng)達(dá)到平衡，要提高H₂的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是ae．
a．向體系中通入N₂         b．加入催化劑
c．向體系中通入惰性氣體    d．向體系中通入NH₃      e．降低溫度
（3）用如圖甲所示裝置（夾持固定裝置已略去）在實(shí)驗(yàn)室中模擬用NH₃制備HNO₃的過程：回答下列問題：

①實(shí)驗(yàn)時(shí)，A裝置中盛放的試劑是NH₄Cl和Ca（OH）₂；裝置B中反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH₃+5O₂$?_{加熱}^{催化劑}$4NO+6H₂O；
②C裝置中盛放的試劑是P₂O₅；該物質(zhì)主要作用是吸收H₂O和NH₃；D裝置的作用是安全瓶的作用；
③若將如圖甲所示裝置中虛線部分換成圖乙所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．反應(yīng)開始前，分液漏斗中盛放的藥品是H₂O₂；燒瓶中盛放的藥品是濃氨水和MnO₂．

Answer 1

分析 （1）△H＜0為放熱反應(yīng)，將10molN₂和30molH₂裝入密閉容器中，在一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡，若有20%的N₂轉(zhuǎn)化，即有2molN₂參加反應(yīng)，根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算出放出的熱，根據(jù)溫度對(duì)平衡移到的影響判斷平衡常數(shù)的變化；
（2）在可逆反應(yīng)中要提高一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率可以增加另外一種反應(yīng)的物的濃度，或通過改變外界條件使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
（3）實(shí)驗(yàn)室中模擬用NH₃制備HNO₃，用如圖甲所示裝置過程為用氯化銨與氫氧化鈣反應(yīng)生成氨氣，再通入空氣，在B裝置中通過催化劑、加熱，氨氣氧化成一氧化氮，C裝置干燥一氧化氮，同時(shí)除去未反應(yīng)的氨氣，可以用酸性干燥劑，D裝置作安全瓶，E裝置中一氧化氮、氧氣與水反應(yīng)生成硝酸，F(xiàn)裝置用氫氧化鈉溶液吸收未反應(yīng)的氮的氧化物，如果改成乙圖制氨氣同時(shí)要提供氧氣，可以用雙氧水在二氧化錳作用下產(chǎn)生氧氣，用濃氨水揮發(fā)產(chǎn)生氨氣，據(jù)此答題．

解答 解：（1）△H＜0為放熱反應(yīng)，將10molN₂和30molH₂裝入密閉容器中，在一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡，若有20%的N₂轉(zhuǎn)化，即有2molN₂參加反應(yīng)，根據(jù)熱化學(xué)方程式N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4KJ/mol可知，產(chǎn)生的熱量為184.8kJ的熱量，升高溫度時(shí)，平衡向逆反應(yīng)方程移動(dòng)，平衡常數(shù)的減小，
故答案為：放熱；184.8kJ；減小；
（2）合成氨的反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，a．向體系中通入N₂，可以提高氫氣的轉(zhuǎn)化率； b．加入催化劑，對(duì)平衡移動(dòng)沒有影響，所以對(duì)氫氣的轉(zhuǎn)化率也沒有影響；c．向體系中通入惰性氣體，各物質(zhì)濃度不變，對(duì)平衡移動(dòng)沒有影響，所以對(duì)氫氣的轉(zhuǎn)化率也沒有影響； d．向體系中通入NH₃，平衡逆向移動(dòng)，不能提高氫氣的轉(zhuǎn)化率； e．降低溫度，平衡正向移動(dòng)，可以提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，
故選：a e；
（3）實(shí)驗(yàn)室中模擬用NH₃制備HNO₃，用如圖甲所示裝置過程為用氯化銨與氫氧化鈣反應(yīng)生成氨氣，再通入空氣，在B裝置中通過催化劑、加熱，氨氣氧化成一氧化氮，C裝置干燥一氧化氮，同時(shí)除去未反應(yīng)的氨氣，可以用酸性干燥劑，D裝置作安全瓶，E裝置中一氧化氮、氧氣與水反應(yīng)生成硝酸，F(xiàn)裝置用氫氧化鈉溶液吸收未反應(yīng)的氮的氧化物，
①根據(jù)上面的分析可知，A裝置中盛放的試劑是 NH₄Cl 和Ca（OH）₂；裝置B中反應(yīng)為氨的催化氧化，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 4NH₃+5O₂  $?_{加熱}^{催化劑}$ 4NO+6H₂O，
故答案為：NH₄Cl 和Ca（OH）₂；4NH₃+5O₂  $?_{加熱}^{催化劑}$ 4NO+6H₂O；
②根據(jù)上面的分析可知，C裝置干燥一氧化氮，同時(shí)除去未反應(yīng)的氨氣，可以用酸性干燥劑，常見的酸性干燥劑為P₂O₅，該物質(zhì)主要作用是 吸收H₂O和NH₃；D裝置的作用是安全瓶，
故答案為：P₂O₅；吸收H₂O和NH₃；安全瓶的作用；
③如果改成乙圖制氨氣同時(shí)要提供氧氣，可以用雙氧水在二氧化錳作用下產(chǎn)生氧氣，用濃氨水揮發(fā)產(chǎn)生氨氣，所以反應(yīng)開始前，分液漏斗中盛放的藥品是H₂O₂，燒瓶中盛放的藥品是濃氨水和MnO₂，
故答案為：H₂O₂；濃氨水和MnO₂．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了反應(yīng)熱、化學(xué)平衡的影響因素、氨氣的催化氧化，解答須根據(jù)題目中提供的藥品和裝置結(jié)合該反應(yīng)的原理和相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，題目難度中等．