Question

如图是工业生产硝酸铵的流程．

（1）A、B、C、D四个容器中的反应，属于氧化还原反应的是______（填字母）．
（2）已知：
4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H=一1266.8kJ/mol
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
写出氨高温催化氧化的热化学方程式：______，
氨催化氧化反应的化学平衡常数表达式K=______．
（3）已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol．为提高氢气的转化率，宜采取的措施有______．（填字母）
A．升高温度　　　　 B．使用催化剂　　　　C．增大压强　　 D．循环利用和不断补充氮气　　E．及时移出氨
（4）在一定温度和压强下，将H₂和N₂按3：1（体积比）在密闭容器中混合，当该反应达到平衡时，测得平衡混合气中NH₃的气体体积分数为17.6%，此时H₂的转化率为______．

Answer 1

解：（1）吸收塔中涉及的反应有：2NO+O₂═2NO₂；3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃；为使NO充分氧化而生成硝酸，应通入过量空气；题中涉及的化学反应有：
①N₂+3H₂?2NH₃②4NH₃+5O₂4NO+6H₂O③2NO+O₂═2NO₂④3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO⑤4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃⑥NH₃+HNO₃═NH₄NO₃，
其中①②③④⑤属于氧化还原反应，即ABC属于氧化还原反应，故答案为：ABC；
（2）已知：①4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266.8kJ/mol，
②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol，
利用盖斯定律①-2×②可得：4NH₃（g）+5O₂（g）4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905.8KJ/mol；
化学平衡常数表达式为，
故答案为：4NH₃（g）+5O₂（g）4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.8KJ/mol； ；
（3）为提高氢气的转化率，应是反应向正反应方向移动，则可采取的措施有：增大压强、循环利用和不断补充氮气、及时分离出氨气；故答案为：CDE；
（4）设反应起始时H₂和N₂的物质的量分别为3mol和1mol，平衡时转化了xmolN₂，
N₂ +3H₂ ?2NH₃
起始 1mol 3mol 0
转化 x 3x 2x
平衡 1-x 3-3x 2x
根据题意知：=17.6%，则x=0.299，
所以此时H₂的转化率为=29.9%，故答案为：29.9%
分析：本题中涉及的化学反应有：①N₂+3H₂?2NH₃②4NH₃+5O₂4NO+6H₂O③2NO+O₂═2NO₂④3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO⑤4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃⑥NH₃+HNO₃═NH₄NO₃；
（1）吸收塔中涉及的反应有：2NO+O₂═2NO₂；3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃；为使NO充分氧化而生成硝酸，应通入过量空气；根据反应中各物质的组成元素的化合价是否发生变化来判断是否发生氧化还原反应；
（2）已知：①4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）；△H=-1266.8kJ/mol；
②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）；△H=+180.5kJ/mol，利用盖斯定律可求知反应热；根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积计算；
（3）为提高某一反应物的转化率，应使平衡向正反应反应方向移动；
（4）根据阿伏加德罗定律结合化学方程式，用三段式计算法计算．
点评：本题以工业合成硝酸铵为载体考查化学反应与能量、化学平衡等问题，题目难度中等，注意外界条件对化学平衡的影响，注意有关化学平衡的计算方法．