(2009?中山模擬)工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn),流程如下:
(1)某溫度下體積為200L的氨合成塔中,測得如下數(shù)據(jù):
時間(h)濃度(mol/L) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
N2 |
1.500 |
1.400 |
1.200 |
C1 |
C1 |
H2 |
4.500 |
4.200 |
3.600 |
C2 |
C2 |
NH3 |
0 |
0.200 |
0.600 |
C3 |
C3 |
根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算0~2小時內(nèi)N
2的平均反應(yīng)速率
0.15
0.15
mol?L
-1?h
-1若起始時與平衡時的壓強之比為a,則N
2的轉(zhuǎn)化率為
(用含a的代數(shù)式表示)
(2)希臘阿里斯多德大學(xué)的 George Marnellos 和 Michael Stoukides,發(fā)明了一種合成氨的新方法(Science,2,Oct.1998,p98),在常壓下,把氫氣和用氦氣稀釋的氮氣分別通入一個加熱到570℃的電解池,利用能通過氫離子的多孔陶瓷固體作電解質(zhì),氫氣和氮氣在電極上合成了氨,轉(zhuǎn)化率達到78%,試寫出電解池陰極的電極反應(yīng)式
N2+6H++6e-═2NH3
N2+6H++6e-═2NH3
(3)氨氣和氧氣從145℃就開始反應(yīng),在不同溫度和催化劑條件下生成不同產(chǎn)物(如圖):
4NH
3+5O
2?4NO+6H
2O K
1=1×10
53(900℃)
4NH
3+3O
2?2N
2+6H
2O K
2=1×10
67(900℃)溫度較低時以生成
N2
N2
為主,溫度高于900℃時,NO產(chǎn)率下降的原因
生成NO的反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度轉(zhuǎn)化率下降
生成NO的反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度轉(zhuǎn)化率下降
.吸收塔中需要補充空氣的原因
進一步與NO反應(yīng)生成硝酸
進一步與NO反應(yīng)生成硝酸
.
(4)尾氣處理時小型化工廠常用尿素作為氮氧化物的吸收劑,此法運行費用低,吸收效果好,不產(chǎn)生二次污染,吸收后尾氣中NOx的去除率高達99.95%.其主要的反應(yīng)為氮氧化物混合氣與水反應(yīng)生成亞硝酸,亞硝酸再與尿素反應(yīng)生成CO
2和N
2請寫出有關(guān)反應(yīng)化學(xué)方程式
NO+NO2+H2O=2HNO2
NO+NO2+H2O=2HNO2
,
CO(NH2)2+2HNO2=CO2+2N2+3H2O
CO(NH2)2+2HNO2=CO2+2N2+3H2O
.