Question

（8分）【化學－化學與技術(shù)】

工業(yè)上合成氨是在一定條件下進行如下反應(yīng)：N₂（g）＋3H₂（g）2NH₃（g）；△H＝－92.44 kJ/mol；其部分工藝流程如下：

（1）合成氨所需要的原料氣中，氮氣取自           ，氫氣來源于             。

（2）對原料氣進行凈化處理的目的是                     。

（3）設(shè)備A的名稱是              ，設(shè)備B的名稱是                    。

（4）在10～30Mpa時，工業(yè)合成氨選擇400～500 ℃的溫度進行反應(yīng)，主要原因是       。

（5）據(jù)《科學》雜志報道，希臘化學家在常壓下將氫氣和用氫氣稀釋的氮氣分另通入一個加熱到570 ℃的電解池（如圖）中，氫和氮在電極上合成了氨，且轉(zhuǎn)化率達到了78％。

則陽極反應(yīng)為                    ，陰極反應(yīng)為                      。

 

Answer 1

【答案】

⑴空氣(1分)     水和碳氫化合物(1分)       ⑵防止催化劑中毒(1分)

⑶冷凝器(1分)  循環(huán)壓縮機(1分)

⑷溫度500 ℃是因為溫度太高，平衡混合物中氨的含量太低；溫度太低，則化學反應(yīng)速率太小。而且500 ℃，催化劑活性最大。(1分)

⑸H₂－2e ^－＝2H^＋(1分)  N₂＋6e^－＋6H^＋＝2NH₃(1分)

【解析】⑴空氣的主要成分是氮氣，所以合成氨所需要的原料氣中，氮氣取自空氣。而氫氣來源于水和碳氫化合物。

⑵原料氣中含有雜質(zhì)，如果不處理會造成催化劑中毒，所以對原料氣進行凈化處理，是為了防止催化劑中毒。

⑶設(shè)備A為冷凝器，設(shè)備B為循環(huán)壓縮機。

⑷選擇400～500 ℃的溫度，是綜合反應(yīng)速率、反應(yīng)限度及催化劑活性等考慮。因為溫度太高，平衡混合物中氨的含量太低；溫度太低，則化學反應(yīng)速率太小。而且500 ℃，催化劑活性最大。

⑸該裝置為電解池，陽極失去電子，所以氫氣在陽極通入，陽極反應(yīng)為H₂－2e ^－＝2H^＋，陰極得到電子，因此氮氣在陰極通入，所以陰極反應(yīng)為N₂＋6e^－＋6H^＋＝2NH₃。