Question

工业生产硝酸铵的流程如下图所示：

请回答下列问题：

(1)已知：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  ΔH＝－92.4 kJ· mol^－1。

①在500 ℃、2.02×10⁷ Pa和铁催化条件下向一密闭容器中充入1 mol N₂和3 mol H₂，充分反应后，放出的热量________(填“大于”、“小于”或“等于”)92.4 kJ。

②为提高H₂的转化率，实际生产中宜采取的措施有________(填字母)。

A．降低温度

B．最适合催化剂活性的适当高温

C．适当增大压强

D．减小压强

E．循环利用和不断补充氮气

F．及时移出氨

(2)该流程中铂—铑合金网上的氧化还原反应为4NH₃(g)＋5O₂(g)4NO(g)＋6H₂O(g)。

①已知铂—铑合金网未预热也会发热，则随着温度升高，该反应的化学平衡常数K________(填“增大”、“减小”或“不变”)，理由是__________________________________________________________________。

②若其他条件不变，则下列图像正确的是________(填字母)。

Answer

小于 CEF 减小 氨的催化氧化反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K会减小 ABC

【解析】（1）①在1.01×105 kPa和298 K条件下，1 mol氮气和3 mol氢气完全反应生成2 mol氨气，放出92.4 kJ热量，该反应为可逆反应，不可能进行完全，所以放出的热量小于92.4 kJ；②N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）△H=-92.4 kJ/mol，该反应正反应为体积缩小的反应，A．降低温度，反应速率降低，不选用；B．最适合催化剂活性的适当高温，催化剂对平衡没有影响，不选；C．适当增大压强，平衡正向移动；可选；D．减小压强，平衡逆向移动，不选；E．循环利用和不断补充氮气，提高H2的转化率，可选；F．及时移出氨平衡正向移动；故选CEF。(2)①已知铂—铑合金网未预热也会发热，则随着温度升高，该反应的化学平衡常数K减小，氨的催化氧化反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K会减小；②A、增大压强平衡逆移，所以压强越大NH3的转化率越小，与图象相符，故A正确；B、加催化剂不改变平衡，所以O2的含量不变，反应速率增大，到达平衡的时间变小，与图象相符，故B正确；C、增大压强平衡逆移，所以压强越大NO越小，与图象相符，故C正确；D、升高温度，平衡逆向移动，H2O的含量降低，与图象不符，故选ABC。