Question

（8分）【化學(xué)－化學(xué)與技術(shù)】

工業(yè)上合成氨是在一定條件下進(jìn)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?dú)馊∽?u>           ，氫氣來源于             。

（2）對原料氣進(jìn)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(jìn)行反應(yīng)，主要原因是       。

（5）據(jù)《科學(xué)》雜志報道，希臘化學(xué)家在常壓下將氫氣和用氫氣稀釋的氮?dú)夥至硗ㄈ胍粋�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(dá)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?xì)浠�合�?1分)       ⑵防止催化劑中毒(1分)

⑶冷凝器(1分)  循環(huán)壓縮機(jī)(1分)

⑷溫度500 ℃是因?yàn)闇囟忍�高，平衡混合物中氨的含量太低；溫度太低，則化學(xué)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?dú)猓�所以合成氨所需要的原料氣中，氮�(dú)馊∽钥諝�。而氫氣來源于水和碳�(xì)浠�合物�?/p>

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(jìn)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(jī)。

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?yàn)闇囟忍�高，平衡混合物中氨的含量太低；溫度太低，則化學(xué)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?dú)庠陉帢O通入，所以陰極反應(yīng)為N₂＋6e^－＋6H^＋＝2NH₃。