Question

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

请回答下列问题：
（1）某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量，对反应N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol^-1的影响。实验结果如图所示：（图中T表示温度，n表示物质的量）

①图像中T₂和T₁的关系是：T₂     T₁(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，N₂的转化率最高的是   (填字母)。
③要使反应后氨的百分含量最大，则在起始体系中原料投料比n(H₂)/n(N₂)     3（填 “>”、“<”、“=”或“无法确定”）。若容器容积恒为1 L，起始状态n(H₂)="3" mol，反应达到平衡时H₂的转化率为60%，则此条件下(T₂)，反应的平衡常数K=     。（结果保留小数点后两位）
（2）已知：N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)   ΔH＝＋180.5 kJ·mol^-1
2H₂(g)＋O₂(g)2H₂O(g)    ΔH＝－483.6 kJ·mol^-1
今有17 g氨气，假设其经催化氧化完全反应，生成一氧化氮气体和水蒸气，则该过程中所放出的热量为     kJ。
（3）在装置②中，NH₃和O₂从145℃就开始下列反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物（如下图所示）：

温度较低时生成   为主，温度高于900℃时，NO产率下降的可能原因是   。

Answer 1

（14分）
（1）① ＜，② c ， ③ ＝（各2分，共6分）；2.08（2分）
（2）226.25kJ或226.3 kJ（3分）
（3）N₂（1分）；氨气氧化生成NO的反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，转化率下降（2分）

试题分析：
（1）①合成氨反应是放热反应，温度越高，氨的百分含量越小，所以T₂<T₁。②增大氢气浓度，氮气转化率提高，所以氮气转化率最高的是c。③要使反应后氨的百分含量最大，氮气与氢气体积比应为1：3，（2）氨催化氧化反应为4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O，由盖斯定律得4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(g)  ΔH＝（180.5×2+92.4×2－483.6×3）kJ·mol^-1=－905 kJ·mol^-1，所以1molNH₃催化氧化放热226.25kJ。
（3）由图像可知温度低时主要生成氮气；氨的催化氧化放热，温度高于900℃时，平衡向左移动，NO产率降低。