Question

工业生产硝酸铵的流程图如下：

请回答下列问题：
（1）写出硝酸铵在工农业生产中的重要作用

可做氮肥等

（任写一条）
（2）已知N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ?mol^-1．请回答：
①在500℃、200atm和铁催化条件下向一密闭容器中充入1molN₂和3molH₂，充分反应后，放出的热量

＜

（填“＜”“＞”“=”）92.4kJ，该反应的化学平衡常数表达式K=

c2(NH3)

c3(H2)c(N2)

．
②为有效提高氢气的转化率，宜采取的措施有

CEF

A．降低温度       B．最适合催化剂活性的适当高温        C．增大压强
D．降低压强       E．循环利用和不断补充氮气            F．及时移出氨
（3）一定温度下在体积固定的密闭容器中，将1mol N₂和3mol H₂混合，当该反应达到平衡时，测得平衡混合气的压强是反应前的0.85倍，此时N₂的转化率为

30%

．

Answer 1

分析：（1）根据铵盐的用途分析；
（2）①根据可逆反应的特点不可能完全进行到底分析；依据化学平衡常数概念书写表达式；
②根据化学平衡移动分析；因增大反应物的浓度，减少生成物的浓度，增大压强，降低温度工业合成氨反应向正反应方向移动，氢气的转化率提高，但在实际生产中不能用低温，因为温度低化学反应速率慢；
（3）根据化学平衡三段式列式求出各自的物质的量，最终求出转化率；

解答：解：（1）因铵盐的主要用途是用作氮肥，故答案为：可做氮肥等；
    （2）①因为可逆反应不可能完全进行到底，放出的热量比完全反应少，在1atm和298K条件下，1mol氮气和3mol氢气完全反应生成2mol氨气，放出92.4kJ热量，该反应为可逆反应，不可能进行完全，又因为反应温度为500℃，所以放出的热量小于92.4kJ； N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；该反应的平衡常数K=

c2(NH3)

c3(H2)c(N2)

；
故答案为：＜；

c2(NH3)

c3(H2)c(N2)

②A．反应是放热反应，降低温度平衡正向进行，氢气的转化率提高，但在实际生产中不能用低温，因为温度低化学反应速率慢，故A不符合；
B．最适合催化剂活性的适当高温，温度越高氢气转化率减小，故B不符合；        
C．反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向进行，氢气转化率增大，故C符合；
D．降低压强，平衡逆向进行，故D不符合；       
E．循环利用和不断补充氮气，提高氢气转化率，故E符合；            
F．及时移出氨，平衡正向进行，氢气转化率增大，故F符合；
故答案为：CEF；
 （3）依据化学平衡的三段式列式计算得到：设氮气转化物质的量为x
                N₂ +3H₂=2NH₃
 起始量（mol）  1   3     0
 转化量（mol）  x   3x    2x 
 平衡量（mol） 1-x  3-3x  2x             
平衡混合气的压强是反应前的0.85倍，物质的量是反应前的0.85倍
（1-x）+（3-3x ）+2x=0.85×4
得到x=0.3mol；
氢气的转化率=

3×0.3

3

×100%=30%            
故答案为：30%；

点评：本题结合工业生产硝酸铵的流程图考查了可逆反应、化学平衡常数、化学平衡三段式计算等，试题的综合性较强，题目难度中等．