Question

6．氨是一種重要的基礎化工原料，可以生產硝酸等一系列化工產品．德國人哈伯在1905年發(fā)明的合成氨反應原理為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4KJ/mol
請回答下列問題：
（1）該反應屬于放熱反應（“放熱”或“吸熱”），將10molN₂和30molH₂裝入密閉容器中，在一定條件下反應達到平衡，若有20%的N₂轉化，則反應放出的熱量是184.8kJ．當溫度升高時該反應的平衡常數會減�。ㄌ睢霸龃蟆被颉皽p小”）．
（2）一定條件下的密閉容器中，反應達到平衡，要提高H₂的轉化率，可以采取的措施是ae．
a．向體系中通入N₂         b．加入催化劑
c．向體系中通入惰性氣體    d．向體系中通入NH₃      e．降低溫度
（3）用如圖甲所示裝置（夾持固定裝置已略去）在實驗室中模擬用NH₃制備HNO₃的過程：回答下列問題：

①實驗時，A裝置中盛放的試劑是NH₄Cl和Ca（OH）₂；裝置B中反應的化學方程式為4NH₃+5O₂$?_{加熱}^{催化劑}$4NO+6H₂O；
②C裝置中盛放的試劑是P₂O₅；該物質主要作用是吸收H₂O和NH₃；D裝置的作用是安全瓶的作用；
③若將如圖甲所示裝置中虛線部分換成圖乙所示裝置進行實驗．反應開始前，分液漏斗中盛放的藥品是H₂O₂；燒瓶中盛放的藥品是濃氨水和MnO₂．

Answer 1

分析 （1）△H＜0為放熱反應，將10molN₂和30molH₂裝入密閉容器中，在一定條件下反應達到平衡，若有20%的N₂轉化，即有2molN₂參加反應，根據熱化學方程式計算出放出的熱，根據溫度對平衡移到的影響判斷平衡常數的變化；
（2）在可逆反應中要提高一種反應物的轉化率可以增加另外一種反應的物的濃度，或通過改變外界條件使平衡向正反應方向移動；
（3）實驗室中模擬用NH₃制備HNO₃，用如圖甲所示裝置過程為用氯化銨與氫氧化鈣反應生成氨氣，再通入空氣，在B裝置中通過催化劑、加熱，氨氣氧化成一氧化氮，C裝置干燥一氧化氮，同時除去未反應的氨氣，可以用酸性干燥劑，D裝置作安全瓶，E裝置中一氧化氮、氧氣與水反應生成硝酸，F裝置用氫氧化鈉溶液吸收未反應的氮的氧化物，如果改成乙圖制氨氣同時要提供氧氣，可以用雙氧水在二氧化錳作用下產生氧氣，用濃氨水揮發(fā)產生氨氣，據此答題．

解答 解：（1）△H＜0為放熱反應，將10molN₂和30molH₂裝入密閉容器中，在一定條件下反應達到平衡，若有20%的N₂轉化，即有2molN₂參加反應，根據熱化學方程式N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4KJ/mol可知，產生的熱量為184.8kJ的熱量，升高溫度時，平衡向逆反應方程移動，平衡常數的減小，
故答案為：放熱；184.8kJ；減�。�
（2）合成氨的反應為氣體體積減小的放熱反應，a．向體系中通入N₂，可以提高氫氣的轉化率； b．加入催化劑，對平衡移動沒有影響，所以對氫氣的轉化率也沒有影響；c．向體系中通入惰性氣體，各物質濃度不變，對平衡移動沒有影響，所以對氫氣的轉化率也沒有影響； d．向體系中通入NH₃，平衡逆向移動，不能提高氫氣的轉化率； e．降低溫度，平衡正向移動，可以提高氫氣的轉化率，
故選：a e；
（3）實驗室中模擬用NH₃制備HNO₃，用如圖甲所示裝置過程為用氯化銨與氫氧化鈣反應生成氨氣，再通入空氣，在B裝置中通過催化劑、加熱，氨氣氧化成一氧化氮，C裝置干燥一氧化氮，同時除去未反應的氨氣，可以用酸性干燥劑，D裝置作安全瓶，E裝置中一氧化氮、氧氣與水反應生成硝酸，F裝置用氫氧化鈉溶液吸收未反應的氮的氧化物，
①根據上面的分析可知，A裝置中盛放的試劑是 NH₄Cl 和Ca（OH）₂；裝置B中反應為氨的催化氧化，反應的化學方程式為 4NH₃+5O₂  $?_{加熱}^{催化劑}$ 4NO+6H₂O，
故答案為：NH₄Cl 和Ca（OH）₂；4NH₃+5O₂  $?_{加熱}^{催化劑}$ 4NO+6H₂O；
②根據上面的分析可知，C裝置干燥一氧化氮，同時除去未反應的氨氣，可以用酸性干燥劑，常見的酸性干燥劑為P₂O₅，該物質主要作用是 吸收H₂O和NH₃；D裝置的作用是安全瓶，
故答案為：P₂O₅；吸收H₂O和NH₃；安全瓶的作用；
③如果改成乙圖制氨氣同時要提供氧氣，可以用雙氧水在二氧化錳作用下產生氧氣，用濃氨水揮發(fā)產生氨氣，所以反應開始前，分液漏斗中盛放的藥品是H₂O₂，燒瓶中盛放的藥品是濃氨水和MnO₂，
故答案為：H₂O₂；濃氨水和MnO₂．

點評 本題主要考查了反應熱、化學平衡的影響因素、氨氣的催化氧化，解答須根據題目中提供的藥品和裝置結合該反應的原理和相關物質的性質，題目難度中等．