Question

化肥是农业生产最基础而且是最重要的物质投入．工业上利用N₂和H₂合成氨，其化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0
（1）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“=”）．

T/K	T1	573	T2
K	1.00×107	2.45×105	1.88×103

（2）将一定量的N₂和H₂的混合气放入某密闭容器中发生上述反应．
①下列措施中可提高氢气的转化率的有______（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
②在一定温度和压强下，将H₂和N₂按体积比3：1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的体积分数为

1

7

，此时N₂的转化率为______．
（3）某厂每天产生600m³含氨废水（NH₃ 的浓度为153mg?L^-1，废氨水密度为1g?cm^-3）．该厂处理废水的方法：将废水加热得到NH₃，使废水中NH₃的浓度降为17mg?L^-1．再对加热蒸发得到的NH₃用一定量空气氧化．发生的主反应如下：
4NH₃+5O₂

一定条件  .

4NO+6H₂O      4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃
副反应为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O
①该厂每天通过加热蒸发可得到NH₃的物质的量是多少？
②若氧化过程中90% NH₃转化为硝酸，10% NH₃发生了副反应，则该厂每天消耗标准状况下的空气多少立方米？（假设废水加热前后的体积和密度近似认为不变，空气中氧气的体积分数20%．）

Answer 1

（1）该反应的正反应放热，温度升高平衡向逆反应方向移动，T₁时平衡常数大于573K的平衡常数，说明T₁＜573K，
故答案为：＜；
（2）①A．升高温度，平衡向逆反应方向移动，则转化率减小，故A错误；
B．使用催化剂平衡不移动，转化率不变，故B错误；
C．增大压强平衡向正反应方向移动，转化率增大，故C正确；
D．循环利用和不断补充氮气，可使平衡向正反应方向移动，转化率增大，故D正确．
故答案为：CD；
②设起始时H₂的物质的量为3mol，N₂为1mol，平衡时N₂转化了xmol，
          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始：1mol     3mol       0
转化：xmol     3xmol      2xmol
平衡：（1-x）mol （3-3x）mol 2xmol
则

2x

1-x+3-3x+2x

=

1

7

x=0.25，
此时N₂的转化率为

0.25

1

×100%=25%，
故答案为：25%；
（3）①n（NH₃）=

(153-17)mg?L-1

17g?mol-1

×10^-3g/mg×600m³×10³L/m³=4800mol，
答：该厂每天通过加热蒸发可得到NH₃的物质的量是4800mol；
②根据下列发生的主反应：
4NH₃+5O₂

催化剂 .

高温高压

4NO+6H₂O，4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃
得主反应中氨气与氧气的物质的量有如下关系式：NH₃～2O₂
n（O₂）_主反应=4800 mol×90%×2=8640 mol
根据下列副反应：
4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O
n（O₂）_副反应=4800 mol×10%×3/4=360mol
V（空气）=（8640+360）mol×22.4L/mol×10^-3m³/L÷20%=1008m³
答：该厂每天消耗标准状况下的空气1008m³．