Question

工业合成氨的主要反应为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）（正反应放热为92.4kj），回答下列问题：
（1）合成氨要在高温、高压、有催化剂的条件下进行，试分析各反应条件的作用：A、高温（500℃）

 

；B、高压（5×10⁷pa）

 

；C催化剂（铁触媒）

 

．
（2）从合成塔中出来的混合气体中含15%的NH₃，若N₂和H₂的转化率相等，则转化率为

 

；工业上采用什么方法将氨分离出来

 

．

Answer 1

分析：（1）该反应是气体体积减小、放热的可逆反应，增大压强有利于平衡向正反应方向移动，升高温度，加入催化剂主要考虑反应速率大大小以及催化剂的活性；
（2）利用三段式法计算该题，工业常用分离液态氨气的方法分离NH₃．

解答：（1）A．使合成氨的化学反应速率加快，且催化剂在500℃下的活性最大；
B．使合成氨的化学反应速率加快，且平衡向正向移动，保证原料气尽多的转化为NH₃；
C．加快化学反应速率，选用铁触媒因其价格低廉，催化效率高．
故答案为：增大反应速率；增大反应速率和转化率；增大反应速率；
（2）解：设投料时N₂的物质的量为a，H₂的为b，转化的N₂为x，若N₂和H₂的转化率相等，则b=3a，
          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）a      3a        0
转化（mol）x      3x       2x
平衡（mol）a-x   3a-3x     2x
则

2x

4a-2x

=

15

100

x=

6a

23

，
则转化率为

6a 23

a

×100%≈26%，
工业上采用分离液态氨气的方法分离NH₃，
故答案为：26%；分离液态氨气．

点评：本题考查化学平衡的计算，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高频考点和常见题型，难度中等，注意把握外界条件对平衡移动的影响以及化学平衡的计算方法．