Question

如圖是工業(yè)生產(chǎn)硝酸銨的流程示意圖．

（1）吸收塔C中通入過量空氣的目的是______．A、B、C、D四個容器中的反應，屬于氧化還原反應的是______（填字母）．
（2）已知：4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g），△H=-1266.8kJ/mol；
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g），△H=+180.5kJ/mol
據(jù)此寫出氨高溫催化氧化的熱化學方程式：______．
若上述催化氧化過程轉移了5mol電子，則反應的能量變化為______kJ．
（3）在化工研究中，經(jīng)常要判斷反應能否自發(fā)進行，若某反應的△H＜0，則該反應是否一定能自發(fā)進行？______（填“一定”或“不一定”）
（4）已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），△H=-92kJ/mol．為提高氫氣的轉化率，宜采取的措施有______（填字母）．
A．適當升高溫度　
B．使用更有效的催化劑　
C．增大壓強　
D．循環(huán)利用和不斷補充氮氣　　
E．及時分離出氨氣
（5）在一定溫度和壓強下，將H₂和N₂按3：1的體積比在密閉容器中混合，當反應達到平衡時，測得平衡混合氣中NH₃的體積分數(shù)為20.0%，此時H₂的轉化率為______（計算結果保留一位小數(shù)）．

Answer 1

解：（1）吸收塔中涉及的反應有：2NO+O₂═2NO₂；3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃；為使NO充分氧化而生成硝酸，應通入過量空氣；題中涉及的化學反應有：①N₂+3H₂?2NH₃②4NH₃+5O₂4NO+6H₂O③2NO+O₂═2NO₂④3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO⑤4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃⑥NH₃+HNO₃═NH₄NO₃，其中①②③④⑤屬于氧化還原反應，故答案為：使NO充分氧化（或者“提高NO的轉化率”）； 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，
利用蓋斯定律①-2×②可得：4NH₃（g）+5O₂（g）4NO（g）+6H₂O（g），△H=-905.8KJ/mol；根據(jù)反應：
4NH₃（g）+5O₂（g）4NO（g）+6H₂O（g），△H=-905.8KJ/mol； 轉移的電子的物質的量
905.8KJ 20mol
Q 5mol
Q==226.45KJ，
故答案為：4NH₃（g）+5O₂（g）4NO（g）+6H₂O（g），△H=-905.8KJ/mol； 226.45；
（3）反應能否自發(fā)進行取決于反應中的焓變和熵變以及反應溫度的關系，即△H-T?△S＜0（其中△H為反應熱，T為溫度，△S為熵變），所以某反應的△H＜0，該反應不一定能自發(fā)進行，故答案為：不一定；
（4）為提高氫氣的轉化率，應是反應向正反應方向移動，本題中可采取的措施有：增大壓強、循環(huán)利用和不斷補充氮氣、及時分離出氨氣；故答案為：C D E；
（5）設反應起始時H₂和N₂的物質的量分別為3mol和1mol，平衡時轉化了xmolN₂，
N₂ +3H₂ ?2NH₃
起始 1mol 3mol 0
轉化 x 3x 2x
平衡 1-x 3-3x 2x
根據(jù)題意知：=20.0%，則x=，所以此時H₂的轉化率為33.3%，故答案為：33.3%
分析：本題中涉及的化學反應有：①N₂+3H₂?2NH₃②4NH₃+5O₂4NO+6H₂O③2NO+O₂═2NO₂④3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO⑤4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃⑥NH₃+HNO₃═NH₄NO₃
（1）吸收塔中涉及的反應有：2NO+O₂═2NO₂；3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；4NO₂+O₂+H₂O═4HNO₃；為使NO充分氧化而生成硝酸，應通入過量空氣；根據(jù)反應中各物質的組成元素的化合價是否發(fā)生變化來判斷是否發(fā)生氧化還原反應；
（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，利用蓋斯定律可求知反應熱；根據(jù)電子轉移的物質的量計算反應中消耗反應物的物質的量，依次計算反應熱；
（3）反應能否自發(fā)進行取決于△H-T?△S＜0（其中△H為反應熱，T為溫度，△S為熵變）；
（4）為提高某一反應物的轉化率，應使平衡向正反應方向移動；
（5）根據(jù)阿伏加德羅定律結合化學方程式，用三段式計算法計算．
點評：本題考查工業(yè)合成硝酸銨、蓋斯定律的應用以及化學平衡問題，題目較為綜合，做題時注意兩個問題，一是蓋斯定律的應用，另一個是化學平衡的計算．