问题标题:
【1902年德国化学家哈博研究出合成氨的方法,其反应原理为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g);△H(△H<0)一种工业合成氨的简易流程图如图:完成下列填空:(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸】
问题描述:
1902年德国化学家哈博研究出合成氨的方法,其反应原理为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g);△H(△H<0)
一种工业合成氨的简易流程图如图:
完成下列填空:
(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS.一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生.NH4HS的电子式是___,写出再生反应的化学方程式:___.NH3的沸点高于H2S,是因为NH3分子之间存在着一种比___力更强的作用力.
(2)室温下,0.1mol/L的氯化铵溶液和0.1mol/L的硫酸氢铵溶液,酸性更强的是___,其原因是___.
已知:H2SO4:H2SO4═H++HSO4-; HSO4-⇌H++SO42- K=1.2×10-2
NH3•H2O:K=1.8×10-5
(3)图甲表示500℃、60.0MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系.根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:___(保留3位有效数字).
(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图乙坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从常温下通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图.
(5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)___.简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法(只答一种即可)___.
孙华志回答:
(1)NH4HS为离子化合物,其电子式是;H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS,一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,反应过程中生成一水合氨,依据原子守恒和电子守恒配平书写化学方程式为:2NH4HS+O2=2S↓+2NH3•H2O;
;NH3分子间存在氢键,所以NH3的沸点高于H2S,
故答案为:;2NH4HS+O2=2S↓+2NH3•H2O;分子间作用;
(2)硫酸氢铵中的硫氢根离子的电离程度Ki2=1.2×10-2,0.1mol/L的硫酸氢铵溶液中氢离子浓度约为:0.1mol/L×1.2×10-2=1.2×10-3×mol/L,而氯化铵是铵根离子部分水解呈酸性,所以硫酸氢铵溶液的酸性大于同浓度的氯化铵,
故答案为:NH4HSO4;HSO4-有较大程度的电离,使溶液呈较强酸性,而NH4Cl只是NH4+水解呈弱酸性;
(3)依据反应特征N2+3H2=2NH3△V
1 3 2 2
即反应前后气体体积减小为生成氨气的体积,相同条件下,气体体积比等于气体物质的量之比,图象分析可知平衡状态氨气体积含量42%,设平衡混合气体体积为100,氨气为体积42,则反应前气体体积100+42=142,氮气和氢气按照1:3混合,氮气体积=142×14
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