工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO+H2O(g)CO2+H2 ①t℃时,往1L密闭容器中充入0.2mol
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工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下 |
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(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO+H2O(g)CO2+H2 ①t℃时,往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。该温度下此反应的平衡常数K=__________(填计算结果)。 ②保持温度不变,向上述平衡体系中再加入0.1molCO,当反应重新建立平衡时,水蒸气的转化率 α(H2O)=________。 (2)合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中 T1____573K(填“>”、“<”或“=”)。 |
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(3)NH3和O2在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H= -905kJ·mol-1 不同温度下NO产率如图所示。温度高于900℃时, NO产率下降的原因______________。 |
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(4)废水中的N、P元素是造成水体富营养化的关键因素,农药厂排放的废水中常含有较多的NH4+和 PO43-,一般可以通过两种方法将其除去。 ①方法一:将Ca(OH)2或CaO 投加到待处理的废水中,生成磷酸钙,从而进行回收。当处理后的废水中 c(Ca2+)=2×10-7mol/L时,溶液中c(PO43-)=____________mol/L。(已知Ksp[Ca3(PO4)2]=2×10-33) ②方法二:在废水中加入镁矿工业废水,就可以生成高品位的磷矿石―鸟粪石,反应的方程式为 Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4↓。该方法中需要控制污水的pH为7.5~10,若pH高于10.7,鸟粪石的产量会大大降低。其原因可能为________________________________________。与方法一相比,方法二的优点为___________________________。 |
答案
(1)①1;②50% (2)< (3)温度高于900℃时,平衡向左移动 (4)①5×10-7;②当pH高于10.7时,溶液中的Mg2+、NH4+会与OH-反应,平衡向逆反应方向移动; 能同时除去废水中的氮,充分利用了镁矿工业废水 |
举一反三
氨气在农业和国防工业都有很重要的作用,历史上诺贝尔化学奖曾经有3次颁给研究氮气与氢气合成氨的化学家。 (1)下图表示了298K时氮气与氢气合成氨反应过程中的能量变化,据此请回答 |
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对于合成氨的反应下列说法正确的是_____________(填编号)。 A.该反应在任意条件下都可以自发进行 B.加入催化剂,能使该反应的E和△H都减小 C.若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K1、K2,则K1>K2 D.该反应属于人工固氮 (2)现在普遍应用的工业合成氨的方法为N2+3H22NH3,是哈伯于1905年发明的,但此法达到平衡时反应物的转化率不高。 ①能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的措施是_________________。 A.使用的更高效催化剂 B.升高温度 C.及时分离出氨气 D.充入氮气,增大氮气的浓度(保持容器体积不变) ②若在某温度下,2L的密闭容器中发生N2+3H22NH3的反应,左下图表示N2的物质的量随时间的变化曲线。用H2表示0~10min内该反应的平均速率v(H2)=_______________。从11min起,压缩容器的体积为 1L,则n(N2)的变化曲线为_____________________。 A. a B.b C.c D.d |
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(3)随着对合成氨研究的发展,2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法,即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气,分别通人一个加热到500℃的电解池中,采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质里,用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜作电极,实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氮(装置如右上图)。则钯电极上的电极反应式是_____________________________。 |
下列反应起了氮的固定作用的是 |
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A.NH3经催化氧化获得NO B.NO2跟水作用制取硝酸 C.NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 D.N2+O2=2NO(放电条件) |
德国人弗里茨·哈伯(Fritz Haber)由于发明了合成氨的方法而获得1918年诺贝尔化学奖,他的发明大大提高了农作物的产量同时也提高了硝酸、炸药的产量。下列说法中正确的是 |
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A.N2和H2在点燃或光照条件下可合成氨 B.氨水显酸性 C.氨气遇到浓盐酸会发生反应产生白烟 D.由氨制取硝酸过程中,氮元素被还原 |
下列有关合成氨工业的说法中,正确的是 |
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A.生产中常使用某种廉价易得的原料适当过量,以提高另一原料的转化率 B.合成氨的反应是放热的,所以合成氨时温度越低,对氨的工业生产越有利 C.合成氨工业的温度控制在500℃,目的是使化学平衡向正反应方向移动 D.合成氨厂采用的压强是20MPa~50MPa,是因为该压强下铁触媒的活性最大 |
(1)合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨的原理是: △H <0,生产流程如图所示。 |
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①X的化学式为____________; ②上图中条件选定的主要原因是(选填字母序号)______________; A.升高温度、增大压强均有利于氨的合成 B.铁触媒在该温度时活性大 C.工业生产受动力、材料、设备等条件的限制 ③ 改变反应条件,会使平衡发生移动。下图表示随条件改变,氨气的百分含量的变化趋势。当横坐标为压强时,变化趋势正确的是(选填字母序号)______________,当横坐标为温度时,变化趋势正确的是(选填字母序号)______________。 |
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(2)某温度下体积为200L的氨合成塔中,测得如下数据 |
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根据表中数据计算0~2小时内N2的平均反应速率______________mol·L-1·h-1若起始时与平衡时的压强之比为a,则N2的转化率为______________(用含a的代数式表示)若C3=1.200 mol·L-1,则该条件下反应 2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常数______________。 (3)常温下氨气极易溶于水,其水溶液可以导电。 ①用方程式表示氨气溶于水且显弱碱性的过程:________________; ②氨水中水电离出的c(OH-)_______10-7 mol·L-1(填写“>”、“<”或“=”); ③将相同体积、相同物质的量浓度的氨水和盐酸混合后,溶液中离子浓度由大到小依次为___________。 |
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