氨的用途十分廣泛,是制造硝酸和氮肥的重要原料。
Ⅰ.(1)傳統(tǒng)的“哈伯法”合成氨原理為:N
2(g)+3H
2(g)?2NH
3(g)ΔH=-92.4kJ?mol
-1ΔS=-200J?K
-1?mol
-1上述反應(yīng)在常溫下
能
能
(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。
(2)一定條件下,在恒溫恒容的密閉容器中充入等物質(zhì)的量N
2和H
2發(fā)生反應(yīng)生成NH
3,下列狀態(tài)能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡的是
AE
AE
(填標(biāo)號(hào))。
A.容器內(nèi)壓強(qiáng)不變
B.N
2的體積分?jǐn)?shù)不變
C.2V
正(NH
3)=3V
逆(H
2)
D.氣體的密度不再改變
E.容器內(nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量不變
(3)已知合成氨從反應(yīng)的速率方程為:v=kc
α(N
2)c
β(H
2)c
-1(NH
3),在合成氨過(guò)程中,需要不斷分離出氨,可能的原因?yàn)?
促使平衡正向移動(dòng),提高氨的平衡產(chǎn)率,加快合成氨反應(yīng)速率
促使平衡正向移動(dòng),提高氨的平衡產(chǎn)率,加快合成氨反應(yīng)速率
。
(4)科學(xué)家推出合成氨反應(yīng)在接近平衡時(shí)凈反應(yīng)速率方程式為:v(NH
3)=k
1p(N
2)[
]
α-k
2[
]
(1-α),k
1,k
2分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù),p代表各組分的分壓,如p(B)=p?x(B),其中x(B)為平衡體系中B的體積分?jǐn)?shù),p為平衡總壓強(qiáng)16MPa,以鐵為催化劑時(shí)α=0.5,一定條件下,向容器中充入5molN
2和15molH
2的混合氣體,平衡時(shí)氨氣的體積分?jǐn)?shù)為25%,試計(jì)算
=
。(寫(xiě)出計(jì)算表達(dá)式,不考慮單位)
Ⅱ.尿素(H
2NCONH
2)是一種非常重要的高效氮肥,工業(yè)上以NH
3、CO
2為原料生產(chǎn)尿素,該反應(yīng)實(shí)際為兩步反應(yīng):
第一步:2NH
3(g)+CO
2(g)?H
2NCOONH
4(s)ΔH=-271kJ?mol
-1第二步:H
2NCOONH
4(s)?CO(NH
2)(s)+H
2O(g)ΔH=+138kJ?mol
-1(1)寫(xiě)出工業(yè)上以NH
3、CO
2為原料合成尿素的熱化學(xué)方程式:
2NH3(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(NH2)2(s)ΔH=-133kJ/mol
2NH3(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(NH2)2(s)ΔH=-133kJ/mol
。
某實(shí)驗(yàn)小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件,在一體積為0.5L密閉容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳,實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)中各組分隨時(shí)間的變化如圖所示:
(2)已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定,則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第
二
二
步反應(yīng)決定,總反應(yīng)進(jìn)行到
55
55
min時(shí)到達(dá)平衡。