Question

工業合成氨與制備硝酸一般可連續生產，流程如下：

請回答下列問題：
（1）某科研小組研究：在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質的量，對反應N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol^-1的影響。實驗結果如圖所示：（圖中T表示溫度，n表示物質的量）

①圖像中T₂和T₁的關系是：T₂     T₁(填“>”、“<”、“=”或“無法確定”)。
②比較在a、b、c三點所處的平衡狀態中，N₂的轉化率最高的是   (填字母)。
③要使反應后氨的百分含量最大，則在起始體系中原料投料比n(H₂)/n(N₂)     3（填 “>”、“<”、“=”或“無法確定”）。若容器容積恒為1 L，起始狀態n(H₂)="3" mol，反應達到平衡時H₂的轉化率為60%，則此條件下(T₂)，反應的平衡常數K=     。（結果保留小數點后兩位）
（2）已知：N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)   ΔH＝＋180.5 kJ·mol^-1
2H₂(g)＋O₂(g)2H₂O(g)    ΔH＝－483.6 kJ·mol^-1
今有17 g氨氣，假設其經催化氧化完全反應，生成一氧化氮氣體和水蒸氣，則該過程中所放出的熱量為     kJ。
（3）在裝置②中，NH₃和O₂從145℃就開始下列反應，在不同溫度和催化劑條件下生成不同產物（如下圖所示）：

溫度較低時生成   為主，溫度高于900℃時，NO產率下降的可能原因是   。

Answer 1

（14分）
（1）① ＜，② c ， ③ ＝（各2分，共6分）；2.08（2分）
（2）226.25kJ或226.3 kJ（3分）
（3）N₂（1分）；氨氣氧化生成NO的反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，轉化率下降（2分）

試題分析：
（1）①合成氨反應是放熱反應，溫度越高，氨的百分含量越小，所以T₂<T₁。②增大氫氣濃度，氮氣轉化率提高，所以氮氣轉化率最高的是c。③要使反應后氨的百分含量最大，氮氣與氫氣體積比應為1：3，（2）氨催化氧化反應為4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O，由蓋斯定律得4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(g)  ΔH＝（180.5×2+92.4×2－483.6×3）kJ·mol^-1=－905 kJ·mol^-1，所以1molNH₃催化氧化放熱226.25kJ。
（3）由圖像可知溫度低時主要生成氮氣；氨的催化氧化放熱，溫度高于900℃時，平衡向左移動，NO產率降低。