Question

工業(yè)合成氨的主要反應為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）（正反應放熱為92.4kj），回答下列問題：
（1）合成氨要在高溫、高壓、有催化劑的條件下進行，試分析各反應條件的作用：A、高溫（500℃）

 

；B、高壓（5×10⁷pa）

 

；C催化劑（鐵觸媒）

 

．
（2）從合成塔中出來的混合氣體中含15%的NH₃，若N₂和H₂的轉(zhuǎn)化率相等，則轉(zhuǎn)化率為

 

；工業(yè)上采用什么方法將氨分離出來

 

．

Answer 1

分析：（1）該反應是氣體體積減小、放熱的可逆反應，增大壓強有利于平衡向正反應方向移動，升高溫度，加入催化劑主要考慮反應速率大大小以及催化劑的活性；
（2）利用三段式法計算該題，工業(yè)常用分離液態(tài)氨氣的方法分離NH₃．

解答：（1）A．使合成氨的化學反應速率加快，且催化劑在500℃下的活性最大；
B．使合成氨的化學反應速率加快，且平衡向正向移動，保證原料氣盡多的轉(zhuǎn)化為NH₃；
C．加快化學反應速率，選用鐵觸媒因其價格低廉，催化效率高．
故答案為：增大反應速率；增大反應速率和轉(zhuǎn)化率；增大反應速率；
（2）解：設投料時N₂的物質(zhì)的量為a，H₂的為b，轉(zhuǎn)化的N₂為x，若N₂和H₂的轉(zhuǎn)化率相等，則b=3a，
          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）a      3a        0
轉(zhuǎn)化（mol）x      3x       2x
平衡（mol）a-x   3a-3x     2x
則

2x

4a-2x

=

15

100

x=

6a

23

，
則轉(zhuǎn)化率為

6a 23

a

×100%≈26%，
工業(yè)上采用分離液態(tài)氨氣的方法分離NH₃，
故答案為：26%；分離液態(tài)氨氣．

點評：本題考查化學平衡的計算，側(cè)重于學生的分析能力和計算能力的考查，為高頻考點和常見題型，難度中等，注意把握外界條件對平衡移動的影響以及化學平衡的計算方法．