合成氨對(duì)人類的生存和發(fā)展有著重要意義,1909年哈伯在實(shí)驗(yàn)室中首次利用氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)合成氨,實(shí)現(xiàn)了人工固氮。
(1)反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為 。
(2)請(qǐng)結(jié)合下列數(shù)據(jù)分析,工業(yè)上選用氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)固氮,而沒(méi)有選用氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)固氮的原因是
氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)遠(yuǎn)大于氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)
氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)遠(yuǎn)大于氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)
。
序號(hào) |
化學(xué)反應(yīng) |
K(298K)的數(shù)值 |
① |
N2(g)+O2(g)?2NO(g) |
5×10-31 |
② |
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g) |
4.1×106 |
(3)對(duì)于反應(yīng)N
2(g)+3H
2(g)?2NH
3(g),在一定條件下氨的平衡含量如下表。
溫度/℃ |
壓強(qiáng)/Mpa |
氨的平衡含量 |
200 |
10 |
81.5% |
550 |
10 |
8.25% |
①下列條件既能提高反應(yīng)速率,又能升高氨的平衡含量的是
c
c
(填字母序號(hào))。
a.加催化劑
b.升高溫度至400-550度
c.采取10MPa-30MPa的高壓條件
②哈伯選用的條件是550℃、10MPa,而非200℃、10MPa,可能的原因是
提高合成氨反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率
提高合成氨反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率
。
(4)圖1表示500℃、60.0MPa條件下,原料氣投料比與平衡時(shí)NH
3體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系。根據(jù)圖中M(4,40%)點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算)N
2的平衡體積分?jǐn)?shù)
8%
8%
。
(5)圖2是合成氨反應(yīng)平衡混合氣中NH
3的體積分?jǐn)?shù)隨溫度或壓強(qiáng)變化的曲線,圖中L(L
1、L
2)、X分別代表溫度或壓強(qiáng)。其中X代表的是
壓強(qiáng)
壓強(qiáng)
(填“溫度”或“壓強(qiáng)”);判斷L
1、L
2的大小關(guān)系并說(shuō)明理由
L1<L2,合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng),壓強(qiáng)相同時(shí),升高溫度,平衡平衡逆向移動(dòng),NH3的體積分?jǐn)?shù)降低
L1<L2,合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng),壓強(qiáng)相同時(shí),升高溫度,平衡平衡逆向移動(dòng),NH3的體積分?jǐn)?shù)降低
。
【答案】K=
;氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)遠(yuǎn)大于氮?dú)馀c氧氣反應(yīng);c;提高合成氨反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率;8%;壓強(qiáng);L
1<L
2,合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng),壓強(qiáng)相同時(shí),升高溫度,平衡平衡逆向移動(dòng),NH
3的體積分?jǐn)?shù)降低