现在普遍应用的工业合成氨的方法是哈伯于 1905 年发明的,但此法反应物的转化率不高.(1)合成氨反应的化学方程式为 1

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  • (1)我们看一下化学方程式:1N2(g)+3H2(g) =2NH3(g),反应前一共是4份,反应后是2份,前后气体体积减少了2份,这也是压强减小的原因.由PV=nRT知道:V=10L,R、T不变,所以压强只跟摩尔数成正比.所以气体的摩尔数也变为原来的80%,原来有10mol气体(2 mol N2、8 mol H2 ),所以最后容器内只剩下8mol气体.

    1N2(g)+3H2(g) =2NH3(g),

    1 3 2 体积减少2

    2mo

    由上式可算出:生成的NH3有2mol,反应掉的N2有1mol(剩余1mol),反应掉得H2有3mol(剩余5mol),因为处于同一容器内,所以摩尔百分数等于体积百分数,氨气的体积分数=2mol/8mol=25%,反应速率=1mol/10min=0.1mol/min.若想提高N2转化率,可以继续加入H2.

    反应平衡后H2的浓度=5mol/10L=0.5mol/L,N2的浓度=1mol/10L=0.1mol/L,NH3的浓度=2mol/10L=0.2mol/L,所以K=(0.1*0.5*0.5*0.5)/(0.2*0.2)=0.3125

    (2)再加入 2 mol NH3、2 mol N2后,NH3的浓度=4mol/10L=0.4mol/L,N2的浓度=3mol/10L=0.3mol/L,H2浓度不变.此时K=(0.3*0.5*0.5*0.5)/(0.4*0.4)=0.234375,K变小了,所以平衡要向右(逆方向)移动.

    (3)反应化学式为: NH3.H20 + HCl = NH4Cl + H20

    混合后等于是0.005mol/L的NH4Cl溶液,溶液显弱酸性,所以离子浓度从大到小依次为:

    Cl- > NH4+ > H+ > OH-

    (4)4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=-1266.8 kJ/mol

    N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5 kJ/mol

    所以:氨催化氧化生成 NO 和水的热化学方程式为:

    4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g), △H=-905.8 kJ/mol