19.(1)“哈伯法”合成氨的反應:N
2(g)+3H
2(g)
2NH
3(g)△H,相關鍵能數(shù)據(jù)如表:
化學鍵 |
N≡N |
H-H |
N-H |
鍵能(kJ?mol-1) |
946.0 |
436.0 |
390.8 |
①△H=
kJ?mol
-1。
②向密閉容器中按1:3體積比通入N
2和H
2,反應達平衡時NH
3的體積分數(shù)為25.0%,則N
2的平衡轉化率α(N
2)=
。
(2)“球磨法”是在溫和的條件下(45℃和1bar,lbar≈100kPa)合成氨,氨的最終體積分數(shù)可高達82.5%。該法分為兩個步驟(如圖):第一步,鐵粉在球磨過程中被反復劇烈碰撞而活化,產(chǎn)生高密度的缺陷,氮分子被吸附在這些缺陷上([Fe(N
*)]),有助于氮分子的解離。第二步,N*發(fā)生加氫反應得到NH
x*(x=1~3),劇烈碰撞中,NH
x*從催化劑表面脫附得到產(chǎn)物氨。
①“球磨法”與“哈伯法”相比較,下列說法中正確的是
。(選填標號)
A.催化劑(Fe)缺陷密度越高,N
2的吸附率越高
B.“哈伯法”采用高溫主要用于解離氮氮三鍵,而“球磨法”不用解離氮氮三鍵
C.“球磨法”中“劇烈碰撞”僅僅為了產(chǎn)生“活化缺陷”
D.“球磨法”不采用高壓,是因為低壓產(chǎn)率已經(jīng)較高,加壓會增大成本
②機械碰撞有助于催化劑缺陷的形成,而摩擦生熱會使體系溫度升高。圖甲是N
2吸附量、體系溫度隨球磨轉速變化曲線,則應選擇的最佳轉速約
轉/min。若選擇500轉/min的轉速,N
2的吸附量降低的原因是
。
③如圖乙,平衡時NH
3的體積分數(shù)隨N
2初始壓強增大而
(填“增大”、“減小”或“不變”),說明N
2與H
2的投料比
1:3。(選填“≤”、“=”或“≥”)