氧化法制取硝酸,該法首先是將空氣分離得到氮氣和氧氣,將氮氣與氫氣在高溫高壓下合成氨氣,再將氨氣、空氣和氧氣以一定比例通入溫度為800°C、壓強為p的氧化爐中,在Pt-Rh合金網為催化劑下進行反應,生成的NO在冷卻時與氧氣生成NO2,NO2在吸收塔內用水吸收,在過量氧氣的作用下轉化為硝酸,其最高濃度可達50%。在氧化爐中催化氧化時,有關物質的產率與溫度的關系如圖;
氧化爐中主要發(fā)生的反應如下:
Ⅰ.2NO(g)?N2(g)+O2(g)△H1=-180.6kJ?mol-1
Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g)△H2=-1269kJ?mol-1
Ⅲ.4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)△H3
回答下列問題:
(1)計算△H3=-907.6kJ?mol-1-907.6kJ?mol-1。
(2)據圖可知,氧化爐中,300°C~400°C時反應速率較快的是反應 ⅡⅡ(填“Ⅱ”或“Ⅲ”)
(3)恒溫、恒壓時,發(fā)生反應:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)。該反應在450°C、20MPa下進行,起始時n(N2):n(H2)=1:1,平衡時,NH3分壓為5MPa,此時該反應的Kp=0.020.02MPa-2(Kp為用分壓表示的平衡常數,分壓=總壓×物質的量分數)。
(4)向密閉容器中充入4molNH3和5molO2,在催化劑作用下發(fā)生反應Ⅲ,下列措施可提高NH3平衡轉化率的是 ABAB(填標號)。
A.減小反應體系的壓強
B.實際生產中使n(O2):n(NH3)=2:1
C.研究開發(fā)使用效果更好的催化劑
D.升高反應體系的溫度
【答案】-907.6kJ?mol-1;Ⅱ;0.02;AB
【解答】
【點評】
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