解:(1)吸收塔中涉及的反應(yīng)有:2NO+O
2═2NO
2;3NO
2+H
2O═2HNO
3+NO;4NO
2+O
2+H
2O═4HNO
3;為使NO充分氧化而生成硝酸,應(yīng)通入過量空氣;題中涉及的化學(xué)反應(yīng)有:①N
2+3H
2?2NH
3②4NH
3+5O
24NO+6H
2O③2NO+O
2═2NO
2④3NO
2+H
2O═2HNO
3+NO⑤4NO
2+O
2+H
2O═4HNO
3⑥NH
3+HNO
3═NH
4NO
3,其中①②③④⑤屬于氧化還原反應(yīng),故答案為:使NO充分氧化(或者“提高NO的轉(zhuǎn)化率”); A B C;
(2)已知:①4NH
3(g)+3O
2(g)═2N
2(g)+6H
2O(g),△H=-1266.8kJ/mol
②N
2(g)+O
2(g)═2NO(g),△H=+180.5kJ/mol,
利用蓋斯定律①-2×②可得:4NH
3(g)+5O
2(g)
4NO(g)+6H
2O(g),△H=-905.8KJ/mol;根據(jù)反應(yīng):
4NH
3(g)+5O
2(g)
4NO(g)+6H
2O(g),△H=-905.8KJ/mol; 轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量
905.8KJ 20mol
Q 5mol
Q=
=226.45KJ,
故答案為:4NH
3(g)+5O
2(g)
4NO(g)+6H
2O(g),△H=-905.8KJ/mol; 226.45;
(3)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于反應(yīng)中的焓變和熵變以及反應(yīng)溫度的關(guān)系,即△H-T?△S<0(其中△H為反應(yīng)熱,T為溫度,△S為熵變),所以某反應(yīng)的△H<0,該反應(yīng)不一定能自發(fā)進(jìn)行,故答案為:不一定;
(4)為提高氫氣的轉(zhuǎn)化率,應(yīng)是反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng),本題中可采取的措施有:增大壓強(qiáng)、循環(huán)利用和不斷補(bǔ)充氮?dú)、及時(shí)分離出氨氣;故答案為:C D E;
(5)設(shè)反應(yīng)起始時(shí)H
2和N
2的物質(zhì)的量分別為3mol和1mol,平衡時(shí)轉(zhuǎn)化了xmolN
2,
N
2 +3H
2 ?2NH
3起始 1mol 3mol 0
轉(zhuǎn)化 x 3x 2x
平衡 1-x 3-3x 2x
根據(jù)題意知:
=20.0%,則x=
,所以此時(shí)H
2的轉(zhuǎn)化率為33.3%,故答案為:33.3%
分析:本題中涉及的化學(xué)反應(yīng)有:①N
2+3H
2?2NH
3②4NH
3+5O
24NO+6H
2O③2NO+O
2═2NO
2④3NO
2+H
2O═2HNO
3+NO⑤4NO
2+O
2+H
2O═4HNO
3⑥NH
3+HNO
3═NH
4NO
3(1)吸收塔中涉及的反應(yīng)有:2NO+O
2═2NO
2;3NO
2+H
2O═2HNO
3+NO;4NO
2+O
2+H
2O═4HNO
3;為使NO充分氧化而生成硝酸,應(yīng)通入過量空氣;根據(jù)反應(yīng)中各物質(zhì)的組成元素的化合價(jià)是否發(fā)生變化來(lái)判斷是否發(fā)生氧化還原反應(yīng);
(2)已知:①4NH
3(g)+3O
2(g)═2N
2(g)+6H
2O(g),△H=-1266.8kJ/mol
②N
2(g)+O
2(g)═2NO(g),△H=+180.5kJ/mol,利用蓋斯定律可求知反應(yīng)熱;根據(jù)電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量計(jì)算反應(yīng)中消耗反應(yīng)物的物質(zhì)的量,依次計(jì)算反應(yīng)熱;
(3)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于△H-T?△S<0(其中△H為反應(yīng)熱,T為溫度,△S為熵變);
(4)為提高某一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);
(5)根據(jù)阿伏加德羅定律結(jié)合化學(xué)方程式,用三段式計(jì)算法計(jì)算.
點(diǎn)評(píng):本題考查工業(yè)合成硝酸銨、蓋斯定律的應(yīng)用以及化學(xué)平衡問題,題目較為綜合,做題時(shí)注意兩個(gè)問題,一是蓋斯定律的應(yīng)用,另一個(gè)是化學(xué)平衡的計(jì)算.