某温度下体积为200l的氨合成塔中答案解析

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

（1）某温度下体积为200L的氨合成塔中，测得如下数据：

根据表中数据计算０～２小时内N₂的平均反应速率　　　　　　mol・L^-1・h^-1

若起始时与平衡时的压强之比为a，则N₂的转化率为　　　(用含a的代数式表示)

（2）希腊阿里斯多德大学的 George Marnellos 和 Michael Stoukides，发明了一种合成氨的新方法，在常压下，把氢气和用氦气稀释的氮气分别通入一个加热到570℃的电解池，利用能通过氢离子的多孔陶瓷固体作电解质，氢气和氮气在电极上合成了氨，转化率达到78%，试写出电解池阴极的电极反应式　　　　                      　　　　　

（3）氨气和氧气从145℃就开始反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物（如右图）：

4NH₃＋5O₂4NO＋6H₂O　K₁=1×10⁵³（900℃）

4NH₃＋3O₂2N₂＋6H₂O　 K₂=1×10⁶⁷（900℃）

温度较低时以生成　　       　为主，温度高于900℃时，NO产率下降的原因　　　                     　。吸收塔中需要补充空气的原因                                         。

（4）尾气处理时小型化工厂常用尿素作为氮氧化物的吸收剂，此法运行费用低，吸收效果好，不产生二次污染，吸收后尾气中NOx的去除率高达99.95%。其主要的反应为氮氧化物混合气与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素反应生成CO₂  和N₂请写出有关反应化学方程式　                       ，                 　　　　 。

制取尿素 [CO(NH₂)₂]的反应：2NH₃(g)+CO₂(g) CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g)

某温度下体积为10L的密闭容器中，测得各物质的物质的量数据如下：

（1）根据表中数据计算0～2min内NH₃的平均反应速率                    ，若起始时与平衡时的气体总压强之比为15/11，n₁＝               mol。

（2）该温度下此反应的平衡常数表达式为                  

（3）下列各项能表示该反应达到平衡状态是             。

A．消耗NH₃的物质的量与生成H₂O的物质的量之比为2∶1

B．c(NH₃)：c(CO₂)：c(H₂O)=2∶1∶1

C．气体密度不再变化

D．容器压强不再变化

合成氨和制备硝酸是两种重要的化工生产，重庆某化工厂将合成氨与制备硝酸进行连续生产。

（1）在某温度下体积为200 L的氨合成塔中，以分为单位的时间点上测得各物质的浓度(mol·L^﹣1)如下表：

根据表中数据得知0 min～2 min内N₂的平均反应速率是_______，若3 min末N₂的转化率为a，则此时H₂的转化率为_______ (用含a的代数式表示)。

（2）今对合成氨反应进行如下研究：在容积均为10 L的a、b、c三个相同密闭容器中分别充入1 mol N₂和3 mol H₂，三个容器的反应温度分别为T₁、T₂、T₃，在其他条件相同情况下，实验测得反应均进行到5 min时，NH₃的体积分数如图所示。则下列说法正确的是_______。

A．a、b、C三容器5 min时的正反应速率大小为：b>a>c

B．达到平衡时，a、b、c中N₂转化率为a>b>c

C．5min时，a、b、c三容器中的反应均可能达到平衡状态。

D．将容器b中的平衡状态转变到容器c中的平衡状态，可采取的措施有升温或减压

（3）已知：N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)：    △H=+180.5kJ/mol

4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(g)；△H=﹣905 kJ/mol

2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)； △H=﹣483.6 kJ/mol

则在该条件下，氨合成塔中所发生反应的热化学方程式为：____________________________；

（4）金属Cu单独与氨水或单独与双氧水都不反应，但可与二者的混合溶液反应生成深蓝色溶液，写出该反应的离子方程式：_________________________________________；

（5）取200 mL的硝酸恰好与32 g Cu₂S完全反应，已知硝酸被还原成等物质的量的NO和NO₂，另外还有CuSO₄和Cu(NO₃)₂生成，则所得工业硝酸的浓度是_______mol·L^﹣1。

（1）某温度下体积为100 L的氨合成塔中(已知合成氨的反应为放热反应)，测得各物质浓度（mol/L）的变化如下表：根据表中数据计算0 h~2 h内N₂的平均反应速率  为        。请用下表中适当的数据表示该反应的平衡常数表达式：              。

（2）反应在4 h~5 h之间，平衡向正方向移动，可能的原因是             

（选填A~F，下同）表中5h~6h之间数值发生变化，可能的原因是         。

A.移走了氨气          B.降低温度          C.加压 

D.增加氢气浓度        E.升高温度          F.增加氮气浓度

（3）将NH₃通入到0.04 mol·L^-1的FeCl₃溶液中，要使溶液中Fe³⁺

沉淀较完全（即Fe³⁺浓度降至原来的千分之一），则溶液的pH为

      （已知常温下，Fe(OH)₃的溶度积常数K_sp=4×10^-38）

瑞典皇家科学院2007年10月10日宣布，将本年度诺贝尔化学奖授予德国马普学会弗里茨一哈勃研究所的格哈德・埃特尔教授，以表彰他在固体表面化学过程研究领域做出开拓性成就。格哈德・埃特尔的重要贡献之一是对哈伯一博施法合氨反应催化机理的研究。格哈德・埃特尔建立的某温度下合成氨反应机理的各步反应的能量变化如图所示，图中的能量单位为kJ・mol^－1。（注：图中“吸表示在催化剂表面的吸附）

请回答下列问题：

（1）在合成氨反应中，决定反应速率的最主要的步骤是        （填字母）

         A．氮分子解离为氢原子

         B．氮原子的解离吸附

         C．氢分子解离为氢原子

         D．氨的解离吸附

（2）合成氨反应的机理为（用化学方程式表示）

     ①                   ；

     ②N₂  N_2吸 2N_吸；

     ③                        ；

     ④NH_吸+H_吸 NH_3吸

      ⑤NH_2吸+H_吸NH_3吸 NH₃

（3）某温度下合成氨反应的热化学方程式为                                    ；

（4）某温度下，合成氨反应Ke=3.0×10³（mol・L^－1）^－2，该温度下，在体积恒定为10L的四个密闭容器中分别充入；（A）10mol、30mol H₂和20molNH₃（B）10molN₂和30molH₂（C）20molN₂和60molH₂（D）10molN₂和28molH₂（E）0.1molN₂、0.3molH₂和20MolNH₃，则反应达到平衡后，N₂的转化率最大的是       （填字母）。

（5）合成氨工业生产中所用的α―Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe₂O₃，当催化剂中Fe³⁺与Fe³⁺的物质的量之比为1：2时，其催化剂活性最高，以Fe₂O₃为原料制备上述催化剂，可向其中加入适量炭粉。发生如下反应：2Fe₂O₃+C=4FeO+CO­₂，为制得该种活性最高的催化剂，应向480gFe₂O₃粉末加入炭粉的质量为        g.