氨是化肥工业和基本有机化工的重要原料,合成氨反应是化学上最重要的反应之一
(1)N2和H2在常温常压下反应极慢,为提高合成氨反应的速率,工业上除采取增大压强以提高浓度外,还可采取的措施是____________(答一条即可)
(2)已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的反应速率与时间的变化关系如图a所示,浓度随时间的变化如图b所示
①图a中N点对应的时间是图b中的____________(填“t1”“t2”或“t3”)
②图b中,0~t1内平均速率v正(N2)=umol•L-1•min-1,则t1~t2内平均速率v正(N2)应____________(填标号)mol•L-1•min-1
A.大于uB.等于uC.小于u
(3)往恒温恒容密闭容器中通入1molN2和3molH2,充分反应后,测得压强为起始时压强的75%,N2的转化率为____________。
(4)某兴趣小组同学设计了如图所示装置模拟工业上合成氨。
①流经橡胶管处的气体成分为____________(填化学式)
②能说明有氨生成的现象是____________。
答案:
加合适的催化剂(或适当升高温度) t2 C 50% N2、H2、NH3 酚酞溶液变红
【解析】
根据影响反应速率的因素回答;①图a中N点表示反应恰好达到平衡状态; 随反应进行,反应物浓度减小,正反应速率降低;利用“三段式”计算N2的转化率;根据可逆反应的特征分析;氨气是碱性气体,据此分析解答。
(1)升高温度、增大压强、使用合适的催化剂都能加快反应速率,为提高合成氨反应的速率,工业上除采取增大压强以提高浓度外,还可采取的措施是加合适的催化剂(或适当升高温度);
(2)①图a中N点表示反应恰好达到平衡状态,达到平衡状态时,各物质浓度不再改变,所以对应的时间是图b中的t2;
②随反应进行,反应物浓度减小,正反应速率降低,图b中,0~t1内平均速率v正(N2)=umol/(L·min),则t1~t3内平均速率v正(N2)<u mol/(L·min),故选C;
充分反应后,测得压强为起始时压强的75%,则,x=0.5,N2的转化率为;
(4)①合成氨反应可逆,所以流经橡胶管处的气体成分为N2、H2、NH3;
②氨气溶于水生成,是碱,能说明有氨生成的现象是酚酞溶液变红。