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解答题-原理综合题 适中0.65 引用3 组卷212
合成氨是人工固氮最重要的途径。合成氨反应为:
请回答:
(1)该反应能自发进行的条件是___________
(2)现代常用工艺条件以Fe作催化剂,一定压强下,控制温度500℃,反应历程为(*表示吸附态)
化学吸附:(速率慢);(速率快)
表面反应:(速率快)
脱附:(速率快)
关于合成氨工艺的下列理解,正确的是___________。
A.控制温度远高于室温,是为了提高平衡转化率
B.原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生
C.不断将液氨移去,利于反应正向进行同时提高正反应速率
D.实际生产中,N2适度过量有利于提高H2的转化率同时有利于提高整体反应速率

(3)为降低合成氨的能耗,我国科学家提出使用M-LiH复合催化剂,催化效果如图1所示。若一定压强下,以相同的投料,500℃用Fe作催化剂和350℃用Fe-LiH作催化剂,氨气的产率随时间变化如图2。请在图2中画出相同压强下350℃用Cr-LiH作催化剂氨气的产率随时间变化的曲线___________

(4)压强为20MPa下,以(x代表物质的量分数)进料,反应达平衡时氮气的转化率与温度的结果如下图3中曲线b所示。

①若保持压强不变,以进料,则平衡时氮气的转化率与温度的结果是曲线___________(填“a”或“c”)。判断的依据是___________
②若保持压强不变,当平衡时,则该温度下,反应平衡常数___________(化为最简式)。[对于气相反应,用某组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可表示平衡常数,记作,如,p为平衡总压强,为平衡系统中B的物质的量分数]。
23-24高三上·浙江·阶段练习
知识点:化学平衡图像分析温度对化学平衡移动的影响化学平衡常数的有关计算 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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合成氨工艺是利用氢气的一种重要的途径。
N2和H2生成NH3的反应为:N2(g)+H2(g)NH3(g)H(298K)=-46.2kJ•mol-1,在Fe催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)
化学吸附:N2(g)→2N*;H2(g)→2H*;
表面反应:N*+H*NH*;NH*+H*NH2*;NH2*+H*NH3*
脱附:NH3*NH3(g)
其中,N2的吸附分解反应活化能高、速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。请回答:
(1)利于提高合成氨平衡产率的条件有____
A.低温       B.高温       C.低压        D.高压        E.催化剂
(2)标准平衡常数Kθ=其中pθ为标准压强(1×105Pa),p(NH3)、p(N2)和p(H2)为各组分的平衡分压,如p(NH3)=x(NH3)p,p为平衡总压,x(NH3)为平衡系统中NH3的物质的量分数。
①N2和H2起始物质的量之比为1∶3,反应在恒定温度和标准压强下进行,NH3的平衡产率为w,则Kθ=____(用含w的最简式表示)
②图中可以示意标准平衡常数Kθ随温度T变化趋势的是___

(3)实际生产中,常用工艺条件为Fe作催化剂、控制温度773K、压强3.0105Pa,原料中N2和H2物质的量之比为1∶2.8。
①分析说明原料气中N2过量的理由___
②关于合成氨工艺的下列理解,正确的是___
A.合成氨反应在不同温度下的H和S都小于零
B.控制温度(773K)远高于室温,是为了保证尽可能高的平衡转化率和较快的化学反应速率
C.当温度、压强一定时,在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体,有利于提高平衡转化率
D.基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化,不断将液氨移去,利于反应正向进行
E.分离空气可得N2,通过天然气和水蒸气转化可得H2,原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生
合成氨工艺是利用氢气的一种重要的途径。
生成的反应为:       
在Fe催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)
化学吸附:
表面反应:
脱附:
其中,在反应历程中,的吸附分解反应活化能最高,决定了合成氨的整体反应速率。
请回答:
(1)有利于提高合成氨平衡产率的条件有_______
A.低温        B.高温        C.低压            D.高压     E.催化剂
(2)标准平衡常数,其中为标准压强(),为各组分的平衡分压,如,p为平衡总压,为平衡体系中的物质的量分数。
①标准平衡常数随温度升高的变化趋势是_______(填“增大”或“减小”)。
起始物质的量之比为1:3,反应在恒定温度和标准压强下进行,的平衡产率为w,则_______(用含w的最简式表示)。
(3)实际生产中,常用工艺条件为Fe作催化剂、控制温度773K、压强,原料中物质的量之比为1:2.8。
①请结合反应历程和所学知识,分析说明原料气中过量的理由_____
②关于合成氨工艺的下列理解,正确的是_______
A.合成氨反应在不同温度下的都小于零
B.控制温度(773K)远高于室温,是为保证尽可能高的平衡转化率和较快的化学反应速率
C.当温度、压强一定时,在原料气(的比例不变)中添加少量惰性气体,有利于提高平衡转化率
D.将液化,不断将液氨移去,利于反应正向进行
E.分离空气可得,通过天然气和水蒸气转化可得,原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生
(4)电化学法也可合成氨。下图是用低温固体质子导体作为电解质,用作阴极催化剂电解(g)和(g)合成的原理示意图:

电极反应产生的电极反应式:_______
②实验研究表明,当外加电压超过一定值以后,发现阴极产物中氨气的体积分数随着电压的增大而减小,分析其可能原因:_______

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