Question

(10分)下图是工业生产硝酸铵的流程。

（1）吸收塔C中通入空气的目的是__________________ 。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) ΔH＝－1266.8 kJ/mol

N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180.5 kJ/mol

写出氨高温催化氧化的热化学方程式：____________________________。

（3）已知：N2(g) ＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92 kJ/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

（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%，求此时H2的转化率？(要有完整的计算过程，结果保留三位有效数字)

 

Answer 1

(10分) （1）使NO全部转化成HNO3 (或提供O2氧化NO)(2分); ABC(2分)

（2）4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－905.8 kJ/mol(2分)

（3）CD (2分)

（4）(2分)【解析】
设开始时H2的物质的量为3 mol，平衡时变化量为x mol，得

3H2 (g)＋N2(g) 2NH3(g)

起始量(mol) 3 1 0

变化量(mol) x x x

平衡量(mol) 3－x 1－x x

则平衡时混合气中NH3的气体体积分数＝x÷×100%＝17.6%

解得x＝0.9 mol

所以此时H2的转化率＝×100%＝30%

 

【解析】

试题分析：（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+5O2 4NO+6H2O

③2NO+O2═2NO2④3NO2+H2O═2HNO3+NO⑤4NO2+O2+H2O═4HNO3

⑥NH3+HNO3═NH4NO3，其中①②③④⑤属于氧化还原反应，故答案为：使NO充分氧化（或者“提高NO的转化率”）； A B C；

（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；根据反应：

4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g），△H=-905.8KJ/mol； 转移的电子的物质的量

905.8KJ 20mol

Q 5mol

Q==226.45KJ，

故答案为：4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g），△H=-905.8KJ/mol； 226.45；

（3）为提高氢气的转化率，应是反应向正反应方向移动，本题中可采取的措施有：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：C D ； （4）设开始时H2的物质的量为3 mol，平衡时变化量为x mol，得

3H2 (g)＋N2(g) 2NH3(g)

起始量(mol) 3 1 0

变化量(mol) x x x

平衡量(mol) 3－x 1－x x

则平衡时混合气中NH3的气体体积分数＝x÷×100%＝17.6%

解得x＝0.9 mol

所以此时H2的转化率＝×100%＝30%

考点： 氧化还原反应，热化学方程式，化学平衡的移动和物质的转化率计算。