工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn),流程如圖:
(1)工業(yè)生產(chǎn)時,制取氫氣的一個反應(yīng)為:CO(g)+H
2O(g)?CO
2(g)+H
2(g).t℃時,往10L密閉容器中充入2mol CO和3mol水蒸氣.反應(yīng)建立平衡后,體系中c(H
2)=0.12mol?L
-1.則該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
(填計算結(jié)果).
(2)合成塔中發(fā)生反應(yīng)N
2(g)+3H
2(g)?2NH
3(g)△H<0.下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù).由此可推知,表中T
1
300℃(填“>”、“<”或“=”).
T/℃ |
T1 |
300 |
T2 |
K |
1.00×107 |
2.45×105 |
1.88×103 |
(3)氨氣在純氧中燃燒生成一種單質(zhì)和水,科學(xué)家利用此原理,設(shè)計成“氨氣-氧氣”燃料電池,則通入氨氣的電極是
(填“正極”或“負極”);堿性條件下,該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為
.
(4)用氨氣氧化可以生產(chǎn)硝酸,但尾氣中的NO
x會污染空氣.目前科學(xué)家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮的氧化物還原為氮氣和水,反應(yīng)機理為:
CH
4(g)+4NO
2(g)═4NO(g)+CO
2(g)+2H
2O(g)△H=-574kJ?mol
-1CH
4(g)+4NO(g)═2N
2(g)+CO
2(g)+2H
2O(g)△H=-1160kJ?mol
-1則甲烷直接將NO
2還原為N
2的熱化學(xué)方程式為
.
(5)某研究小組在實驗室以“Ag-ZSM-5”為催化劑,測得將NO轉(zhuǎn)化為N
2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如下圖.據(jù)圖分析,若不使用CO,溫度超過775℃,發(fā)現(xiàn)NO的轉(zhuǎn)化率降低,其可能的原因為
;在
=1的條件下,應(yīng)控制的最佳溫度在
左右.