Question

制取硝酸銨的流程圖如下：?

請回答下列問題：?
(1)合成氨的原料通常各來自何處？?
(2)已知N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g），Q＞0。請解釋：
①什么是可逆反應??
②為有效提高氨的產(chǎn)率，實際生產(chǎn)中宜采取哪些措施？?
(3)寫出氨催化氧化的化學方程式。鉑—銠合金網(wǎng)有何作用？為什么鉑銠合金網(wǎng)未預熱也會發(fā)熱？?
(4)舉出硝酸銨的兩種主要用途。解釋為什么該用途對現(xiàn)代社會非常重要？?
(5)在一定溫度和壓強的密閉容器中，將平均式量為8.5的H₂和N₂混合，當該反應達到平衡時，測出平衡混合氣的平均式量為10，此時N₂的轉化率為______________，平衡混合氣體中NH₃的體積分數(shù)為____________________________________。
(6)請你為硝酸廠的選址提出合理化建議。

Answer 1

（1）N₂取自于空氣，H₂可來自于水煤氣；?
（2）①略；②可采取增壓、適當溫度和使用鐵觸媒等措施；?
（3）4NH₃+5O₂4NO+6H₂O，Pt－Rh合金網(wǎng)起催化作用；因為氨的催化氧化反應是放熱反應，保證Pt－Rt合金網(wǎng)達到一定溫度而不必預熱；?
（4）NH₄NO₃可作化肥和炸藥。前者可促使植物生長，增加農(nóng)作物產(chǎn)量；后者可用于軍事、建設上制造炸藥，故該物質對現(xiàn)代社會的發(fā)展與和平作用重大；?
（5）30%  17.6%?
（6）廠址的選擇應具備以下有利條件：原料和產(chǎn)品運輸方便，生產(chǎn)動力來源充足，廢物易于處理，地價較便宜等。

試題分析：（1）氮氣主要來自于空氣，而氫氣可以自于水煤氣等。
（2）①在相同條件下，既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行的反應是可逆反應。②根據(jù)反應的方程式可知，該反應是體積減小的、放熱的可逆反應。所以為有效提高氨的產(chǎn)率，實際生產(chǎn)中宜采取的措施可以是采取增壓、適當溫度和使用鐵觸媒等措施。
（3）氨氣催化氧化的方程式是4NH₃＋5O₂4NO＋6H₂O，其中Pt－Rh合金網(wǎng)起催化作用；因為氨的催化氧化反應是放熱反應，能保證Pt－Rt合金網(wǎng)達到一定溫度而不必預熱。
（4）NH₄NO₃可作化肥和炸藥。前者可促使植物生長，增加農(nóng)作物產(chǎn)量；后者可用于軍事、建設上制造炸藥，故該物質對現(xiàn)代社會的發(fā)展與和平作用重大。
（5）氮氣和氫氣的平均相對分子質量是8.5，所以二者的物質的量之比是。設反應前氮氣和氫氣的物質的量分別是1mol和3mol。則
N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）
起始量（mol）  1       3           0
轉化量（mol）  x       3x          2x
平衡量（mol）1－x    3－3x         2x
所以有
解得x＝0.3
因此氮氣的轉化率是30%
平衡混合氣體中NH₃的體積分數(shù)為
（6）廠址的選擇應具備以下有利條件：原料和產(chǎn)品運輸方便，生產(chǎn)動力來源充足，廢物易于處理，地價較便宜等。
點評：本題是高考中典型的工藝流程題，試題綜合性強，對學生的要求高。本題主要是考查考生運用化學反應原理及相關知識來解決工業(yè)生產(chǎn)中實際問題的能力。解此類型題目的基本步驟是：①從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。 ②分析流程中的每一步驟，從幾個方面了解流程：A.反應物是什么；B.發(fā)生了什么反應；C.該反應造成了什么后果，對制造產(chǎn)品有什么作用。抓住一個關鍵點：一切反應或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務。③從問題中獲取信息，幫助解題。