已知合成氨N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH═-92.4kJ?mol-1,在298K即25℃下,K值為41×106,ΔS═-0.20kJ?mol-1?K-1,該生產(chǎn)設(shè)備可承受壓強為20MPa,鐵觸媒催化劑的活性溫度為400~500℃。請按要求回答下列問題。
(1)請結(jié)合數(shù)據(jù)分析在298K下可利用合成氨反應進行工業(yè)固氮的理由。
①從反應限度視角分析:298K時,K=4.1×106>105,則反應達到平衡時進行很完全298K時,K=4.1×106>105,則反應達到平衡時進行很完全。
②從反應自發(fā)視角分析:合成氨反應ΔG═-92.2kJ?mol-1+298K×0.20kJ?mol-1?K-1<0,故298K下反應能自發(fā)進行合成氨反應ΔG═-92.2kJ?mol-1+298K×0.20kJ?mol-1?K-1<0,故298K下反應能自發(fā)進行。
(2)依據(jù)合成氨反應速率方程即v═kc(N2)×c1.5(H2)×c-1(NH3)(k為常數(shù),隨溫度的升高而增大),可得知提高該化學反應速率的措施有增大原料氣的濃度、分離出氨氣分離出氨氣、升高溫度升高溫度。
(3)合成氨反應的歷程和能量變化如圖所示,符號“?”可視為催化劑。
對合成氨總反應速率影響最大的基元反應的活化能為 352352kJmol-1,該步反應的化學方程式為 2?N+6?H═2?NH32?N+6?H═2?NH3。
(4)如圖表示在恒壓密閉容器中,不同溫度下,達到平衡時NH3的體積百分數(shù)與投料比[n(H2)n(N2)]的關(guān)系。
①KA、KB、KC的大小關(guān)系為:KA═KB>KCKA═KB>KC。
②C點H2的平衡轉(zhuǎn)化率為 40%40%。
[
n
(
H
2
)
n
(
N
2
)
]
【答案】298K時,K=4.1×106>105,則反應達到平衡時進行很完全;合成氨反應ΔG═-92.2kJ?mol-1+298K×0.20kJ?mol-1?K-1<0,故298K下反應能自發(fā)進行;分離出氨氣;升高溫度;352;2?N+6?H═2?NH3;KA═KB>KC;40%
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:33引用:1難度:0.7
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