合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破,目前工业上用氢气和氮气直接合成氨,制得的氨通过催化氧化

2025-05-14 08:14:50
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回答1:

(1)A.正反应为气体物质的量减小的反应,随反应进行压强减小,容器内气体压强保持不变,说明到达平衡,故A正确;
B.平衡时,各组分的浓度不再变化,说明到达平衡,故B正确;
C.当υ(H2,正)=0.3mol?L-1?min-1,υ(NH3,逆)=0.2mol?L-1?min-1,速率之比等于化学计量数之比,反应到达平衡,故C正确;
D.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键形成,3个H-H键形成的同时形成1个N≡N键,氮气的生成与消耗速率相等,反应到达平衡,故D正确;
故答案为:ABCD;
(2)N2和H2以体积比1:3的比例充入,二者按1:3反应,故二者转化率相等,令N2和H2分别为1mol、3mol,平衡时参加反应的氮气为xmol,则:
           N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
开始(mol):1       3      0
变化(mol):x       3x     2x
平衡(mol):1-x    3-3x    2x
所以,

2x
1?x+3?3x+2x
=20%,解得x=
1
3

故氮气、氢气的转化率=
1
3
mol
1mol
×100%=33.3%,
故答案为:33.3%;
(3)n(NO2)+n(NO)=
6.72L
22.4L/mol
=0.3mol,由于n(NO2):n(NO)=2:1,故n(NO2)=0.2 mol、n(NO)=0.1 mol,根据电子转移守恒有n(Cu)=
0.2mol×(5?4)+0.1mol×(5?2)
2?0
=0.25mol,由铜元素守恒n[Cu(NO32]=n(Cu)=0.25mol,根据氮元素守恒n (HNO3)=n[Cu(NO32]=+n(NO2)+n(NO)=0.25mol×2+0.2 mol+0.1 mol=0.8 mol,故c(HNO3)=
0.8mol
0.1L
=8 mol/L,
故答案为:8mol/L;
(4)令氨气总量为1mol,设生产硝酸的氨气占所用氨气总量的体积分数为x,则生成硝酸铵的氨气的物质的量为(1-x)mol,氨催化氧化利用率为a、合成硝酸的利用率为b,则根据氮元素守恒NH3~NO~NHNO3,故可得硝酸的物质的量为abx mol,制备的硝酸与剩余的氨气反应生成硝酸铵,二者物质的量之比为1:1,则abx mol=(1-x)mol,解得x=
1
1+ab

故答案为:
1
1+ab