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(一)合成氨工艺(流程如图所示)是人工固氮最重要的途径。 2018年是合成氨工业先驱哈伯(P•Haber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为:1/2N2(g)+3/2H2(g) NH...
题目内容:
(一)合成氨工艺(流程如图所示)是人工固氮最重要的途径。
2018年是合成氨工业先驱哈伯(P•Haber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为:1/2N2(g)+3/2H2(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(1X105Pa),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下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,Fe作催化剂,控制温度773K,压强3.0X105Pa,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,是为了保证尽可能的平衡转化率和快的反应速率
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。
(二)高铁酸钾(K2FeO4)可用作水处理剂。某同学通过“化学-电解法”探究的合成,其原理如图所示。接通电源,调节电压,将一定量Cl2通入KOH溶液,然后滴入含Fe3+的溶液,控制温度,可制得K2FeO4。
(1)请写出“化学法”得到FeO42-的离子方程式___________________________。
(2)请写出阳极的电极反应式(含FeO42-)___________________________________。
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