工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：

（1）某溫度下體積為200L的氨合成塔中，測得如下數(shù)據(jù)：

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(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算０～２小時(shí)內(nèi)N2的平均反應(yīng)速率　　　　　　mol?L-1?h-1

若起始時(shí)與平衡時(shí)的壓強(qiáng)之比為a，則N2的轉(zhuǎn)化率為　　　(用含a的代數(shù)式表示)

（2）希臘阿里斯多德大學(xué)的 George Marnellos 和 Michael Stoukides，發(fā)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?dú)夥謩e通入一個(gè)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(zhì)，氫氣和氮?dú)庠陔姌O上合成了氨，轉(zhuǎn)化率達(dá)到78%，試寫出電解池陰極的電極反應(yīng)式　　　　                      　　　　　

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

4NH3＋5O24NO＋6H2O　K1=1×1053（900℃）

4NH3＋3O22N2＋6H2O　 K2=1×1067（900℃）

溫度較低時(shí)以生成　　       　為主，溫度高于900℃時(shí)，NO產(chǎn)率下降的原因　　　                     　。吸收塔中需要補(bǔ)充空氣的原因                                         。

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


(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(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度轉(zhuǎn)化率下降 （2分） 進(jìn)一步與NO反應(yīng)生成硝酸（1分）

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

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：

（1）工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，制取氫氣的一個(gè)反應(yīng)為：CO+H2O（g）?CO2+H2
①t℃時(shí)，往1L密閉容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸氣．反應(yīng)建立平衡后，體系中c（H2）=0.12mol?L-1．該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
1
1
 （填計(jì)算結(jié)果）．
②保持溫度不變，向上述平衡體系中再加入0.1molCO，當(dāng)反應(yīng)重新建立平衡時(shí)，水蒸氣的轉(zhuǎn)化率α（H2O）=
50%
50%
．
   （2）合成塔中發(fā)生反應(yīng)N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H＜0．下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)．由此可推知，表中
T1
＜
＜
573K（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）NH3和O2在鉑系催化劑作用下從145℃就開始反應(yīng)：4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）△H=-905kJ?mol-1，不同溫度下NO產(chǎn)率如右圖所示．溫度高于900℃時(shí)，NO產(chǎn)率下降的原因
溫度高于900℃時(shí)，平衡向左移動(dòng)
溫度高于900℃時(shí)，平衡向左移動(dòng)
．
（4）廢水中的N、P元素是造成水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵因素，農(nóng)藥廠排放的廢水中常含有較多的NH4+和PO43-，一般可以通過兩種方法將其除去．
①方法一：將Ca（OH）2或CaO 投加到待處理的廢水中，生成磷酸鈣，從而進(jìn)行回收．當(dāng)處理后的廢水中c（Ca2+）=2×10-7 mol/L時(shí)，溶液中c（PO43-）=
5×10-7
5×10-7
mol/L．
（已知Ksp[Ca3（PO4）2]=2×10-33）
②方法二：在廢水中加入鎂礦工業(yè)廢水，就可以生成高品位的磷礦石-鳥糞石，反應(yīng)的方程式為Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4↓．該方法中需要控制污水的pH為7.5～10，若pH高于10.7，鳥糞石的產(chǎn)量會(huì)大大降低．其原因可能為
當(dāng)pH高于10.7時(shí)，溶液中的Mg2+、NH4+會(huì)與OH-反應(yīng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
當(dāng)pH高于10.7時(shí)，溶液中的Mg2+、NH4+會(huì)與OH-反應(yīng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
．與方法一相比，方法二的優(yōu)點(diǎn)為
能同時(shí)除去廢水中的氮，充分利用了鎂礦工業(yè)廢水
能同時(shí)除去廢水中的氮，充分利用了鎂礦工業(yè)廢水
．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

（2011?石景山區(qū)一模）工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：

（1）工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，制取氫氣的一個(gè)反應(yīng)為：CO+H2O（g）?CO2+H2．t℃時(shí)，往1L密閉容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸氣．反應(yīng)建立平衡后，體系中c（H2）=0.12mol?L-1．該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
1
1
（填計(jì)算結(jié)果）．
（2）合成培中發(fā)生反應(yīng)N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0．下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)．由此可推知，表中T1
＜
＜
300℃（填“＞”、“＜”或“=”）．
T/℃ T1 300 T2
K 1.00×107 2.45×105 1.88×103
（3）N2和H2在鐵作催化劑作用下從145℃就開始反應(yīng)，不同溫度下NH3產(chǎn)率如圖所示．溫度高于900℃時(shí)，NH3產(chǎn)率下降的原因
溫度高于900℃時(shí)，平衡向左移動(dòng)
溫度高于900℃時(shí)，平衡向左移動(dòng)
．
（4）在上述流程圖中，氧化爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
4NH3+5O2
催化劑
.
△
4NO+6H2O
4NH3+5O2
催化劑
.
△
4NO+6H2O
．
（5）硝酸廠的尾氣含有氮的氧化物，如果不經(jīng)處理直接排放將污染空氣．目前科學(xué)家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮的氧化物還原為氮?dú)夂退�，反�?yīng)機(jī)理為：
CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ?mol-1
CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ?mol-1
則甲烷直接將N02還原為N2的熱化學(xué)方程式為：
CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867kJ?mol-1
CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867kJ?mol-1
．
（6）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式
4NH3+5O2
 點(diǎn)燃 
.
 
4N2+6H2O
4NH3+5O2
 點(diǎn)燃 
.
 
4N2+6H2O
，科學(xué)家利用此原理，設(shè)計(jì)成氨氣一氧氣燃料電池，則通入氨氣的電極是
負(fù)極
負(fù)極
 （填“正極”或“負(fù)極”）；堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為
2NH3-6e-+6OH-→N2+6H2O
2NH3-6e-+6OH-→N2+6H2O
．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

（2011?鎮(zhèn)江一模）工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：

完成下列問題：
Ⅰ．合成氨
（1）寫出裝置①中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：
N2+3H2
催化劑
加熱、加壓
2NH3
N2+3H2
催化劑
加熱、加壓
2NH3
．
（2）已知在一定的溫度下進(jìn)入裝置①的氮、氫混合氣體與從合成塔出來的混合氣體壓強(qiáng)之比為5：4，則氮的轉(zhuǎn)化率為
40%
40%
．
Ⅱ．氨的接觸氧化原理
（3）在900℃裝置②中反應(yīng)有：?
4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）；△H=-905.5kJ?mol-1 K1=1×1053 （900℃）
4NH3（g）+4O2（g）?4N2O（g）+6H2O（g）；△H=-1103kJ?mol-1  K2=1×1061 （900℃）
4NH3（g）+3O2（g）?2N2（g）+6H2O（g）；△H=-1267kJ?mol-1  K3=1×1067 （900℃）
除了上列反應(yīng)外，氨和一氧化氮相互作用：
4NH3（g）+6NO（g）?5N2（g）+6H2O（g）；△H=-1804kJ?mol-1，還可能發(fā)生氨、一氧化氮的分解．
完成熱化學(xué)方程式：2NO（g）?N2（g）+O2（g）；△H=
-180.75 kJ?mol-1
-180.75 kJ?mol-1
．
（4）鉑-銠合金催化劑的催化機(jī)理為離解和結(jié)合兩過程，如圖所示：

由于鉑對NO和水分子的吸附力較小，有利于氮與氧原子結(jié)合，使得NO和水分子在鉑表面脫附，進(jìn)入氣相中．若沒有使用鉑-銠合金催化劑，氨氧化結(jié)果將主要生成
氮?dú)夂退魵?/div>
氮?dú)夂退魵?/div>．說明催化劑對反應(yīng)有
選擇性
選擇性
．
（5）溫度對一氧化氮產(chǎn)率的影響

當(dāng)溫度大于900℃時(shí)，NO的產(chǎn)率下降的原因
A、B
A、B
（選填序號）
A．促進(jìn)了一氧化氮的分解
B．促進(jìn)了氨的分解
C．使氨和一氧化氮的反應(yīng)平衡移動(dòng)，生成更多N2
（6）硝酸工業(yè)的尾氣常用Na2CO3溶液處理，尾氣的NO、NO2可全部被吸收，寫出用Na2CO3溶液吸收的反應(yīng)方程式
NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2、2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2
NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2、2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2
．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

（2009?宿遷模擬）工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如圖1：

在800℃、鉑催化劑存在條件下，氨與氧氣反應(yīng)的主要產(chǎn)物是NO 和H2O．在實(shí)際生產(chǎn)中氨的氧化率與混合氣中氧氨比（氧氣與氨氣物質(zhì)的量比，以γ{n（O2）/n（NH3）}表示）的關(guān)系如圖2所示．
請回答下列各題：
（1）若氨氧化率達(dá)到100%，理論上γ{n（O2）/n （NH3）}為1.25，而實(shí)際生產(chǎn)要將γ值維持在1.7～2.2之間，其原因是
一方面提高氧氣量，增大氨的氧化率；另方面γ值在該范圍，氨的氧化率已高達(dá)95～99%，再提高，氨的氧化率上升空間已有限，反而會(huì)增加能耗，提高生產(chǎn)成本
一方面提高氧氣量，增大氨的氧化率；另方面γ值在該范圍，氨的氧化率已高達(dá)95～99%，再提高，氨的氧化率上升空間已有限，反而會(huì)增加能耗，提高生產(chǎn)成本
．
（2）若使氨的氧化率達(dá)到95%，應(yīng)控制氨在氨、空氣混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)約為
10.5%
10.5%

（設(shè)氧氣占空氣的體積分?jǐn)?shù)為20%）．將γ=1.75的氨、空氣混合氣體通入800℃、盛有鉑催化劑的氧化爐，充分反應(yīng)后導(dǎo)入到吸收塔的氣體的主要成分是
N2、NO2、H2O
N2、NO2、H2O
．
（3）現(xiàn)以a mol NH3和足量空氣為原料（不考慮N2的反應(yīng)）最大程度制取NH4NO3，經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化反應(yīng)后，向反應(yīng)后的混合物中加入b g水，得到密度為ρ g?mL-1的溶液，計(jì)算該溶液中NH4NO3物質(zhì)的量濃度可能的最大值
500aρ
49a+b
mol?L-1
500aρ
49a+b
mol?L-1
．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如圖：
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（1）工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，制取氫氣的一個(gè)反應(yīng)為：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）．t℃時(shí)，往10L密閉容器中充入2mol CO和3mol水蒸氣．反應(yīng)建立平衡后，體系中c（H2）=0.12mol?L-1．則該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
 
（填計(jì)算結(jié)果）．
（2）合成塔中發(fā)生反應(yīng)N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0．下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)．由此可推知，表中T1
 
300℃（填“＞”、“＜”或“=”）．
T/℃ T1 300 T2
K 1.00×107 2.45×105 1.88×103
（3）氨氣在純氧中燃燒生成一種單質(zhì)和水，科學(xué)家利用此原理，設(shè)計(jì)成“氨氣-氧氣”燃料電池，則通入氨氣的電極是
 
（填“正極”或“負(fù)極”）；堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為
 
．
（4）用氨氣氧化可以生產(chǎn)硝酸，但尾氣中的NOx會(huì)污染空氣．目前科學(xué)家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮的氧化物還原為氮?dú)夂退�，反�?yīng)機(jī)理為：
CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ?mol-1
CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ?mol-1
則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為
 
．
（5）某研究小組在實(shí)驗(yàn)室以“Ag-ZSM-5”為催化劑，測得將NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如下圖．據(jù)圖分析，若不使用CO，溫度超過775℃，發(fā)現(xiàn)NO的轉(zhuǎn)化率降低，其可能的原因?yàn)?!--BA-->
 
；在
n(NO)
n(CO)
=1的條件下，應(yīng)控制的最佳溫度在
 
左右．
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