氧化法制取硝酸,該法首先是將空氣分離得到氮氣和氧氣,將氮氣與氫氣在高溫高壓下合成氨氣,再將氨氣、空氣和氧氣以一定比例通入溫度為800°C、壓強為p的氧化爐中,在Pt-Rh合金網(wǎng)為催化劑下進行反應,生成的NO在冷卻時與氧氣生成NO
2,NO
2在吸收塔內(nèi)用水吸收,在過量氧氣的作用下轉化為硝酸,其最高濃度可達50%。在氧化爐中催化氧化時,有關物質(zhì)的產(chǎn)率與溫度的關系如圖;
氧化爐中主要發(fā)生的反應如下:
Ⅰ.2NO(g)?N
2(g)+O
2(g)△H
1=-180.6kJ?mol
-1Ⅱ.4NH
3(g)+3O
2(g)?2N
2(g)+6H
2O(g)△H
2=-1269kJ?mol
-1Ⅲ.4NH
3(g)+5O
2(g)?4NO(g)+6H
2O(g)△H
3回答下列問題:
(1)計算△H
3=
-907.6kJ?mol-1
-907.6kJ?mol-1
。
(2)據(jù)圖可知,氧化爐中,300°C~400°C時反應速率較快的是反應
Ⅱ
Ⅱ
(填“Ⅱ”或“Ⅲ”)
(3)恒溫、恒壓時,發(fā)生反應:N
2(g)+3H
2(g)?2NH
3(g)。該反應在450°C、20MPa下進行,起始時n(N
2):n(H
2)=1:1,平衡時,NH
3分壓為5MPa,此時該反應的K
p=
0.02
0.02
MPa
-2(K
p為用分壓表示的平衡常數(shù),分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。
(4)向密閉容器中充入4molNH
3和5molO
2,在催化劑作用下發(fā)生反應Ⅲ,下列措施可提高NH
3平衡轉化率的是
AB
AB
(填標號)。
A.減小反應體系的壓強
B.實際生產(chǎn)中使n(O
2):n(NH
3)=2:1
C.研究開發(fā)使用效果更好的催化劑
D.升高反應體系的溫度