高中化學魯科版化學與技術主題一空氣資源氨的合成單元測試 專題2氨的工業(yè)合成

課題2氨的工業(yè)合成1．認識合成氨的反應原理和特點，并能依據化學反應速率和化學平衡原理綜合考慮合成氨生產中的相關因素，選擇合成氨反應的最佳條件。(重點)2．知道獲得大量廉價的氫氣是實現(xiàn)合成氨生產的關鍵問題，知道合成氨工業(yè)原料氮氣和氫氣獲得的途徑和方法，能夠寫出相應的化學方程式。(重點)3．能根據合成氨反應的特點分析氮氣和氫氣不能完全轉化的原因，知道循環(huán)法使未轉化的氮氣和氫氣得到利用的原理和方法。(重難點)4．知道選擇適宜的反應條件、確定原料路線、解決未轉化完全的原料氣的利用是合成氨生產中的主要技術問題。探索合成氨的最佳條件1.合成氨反應的化學方程式：N2＋3H2eq\o(,\s\up8(催化劑),\s\do8(高溫、高壓))2NH3。2．合成氨反應的特點(1)可逆反應；(2)放熱反應；(3)氣體總體積縮小的反應。3．合成氨最佳條件的選擇(1)理論分析從化學反應速率的角度看，升溫、加壓以及使用催化劑都可以使合成氨的化學反應速率增大。從化學平衡的角度看，平衡混合氣中氨的含量隨著溫度的升高而降低，隨壓強的增大而提高。這說明溫度、壓強對這一反應的化學平衡有影響：降溫、增壓有利于氨的合成。(2)實際生產中的最佳條件合成氨一般選擇以鐵觸媒為催化劑，壓強在20～50_MPa之間，溫度在500_℃左右。1．合成氨反應為放熱反應，在低溫下有利于氨的合成，為什么實際上選用了500°C的高溫？【提示】目前，合成氨工業(yè)中普遍使用的主要是以鐵為主體的多組分催化劑，又稱鐵觸媒。鐵觸媒在500°C左右時的活性最大，這也是合成氨反應一般選擇在500°C左右進行的重要原因之一。如何獲得大量廉價的原料氣1.獲得氮氣的方法：分離空氣。2．獲得氫氣的方法方法反應原理電解水法2H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))2H2↑＋O2↑煤或焦炭法C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up8(高溫))CO＋H2天然氣或重油法CH4＋H2Oeq\o(=,\s\up8(催化劑),\s\do8(高溫))CO＋3H2CO＋H2Oeq\o(=,\s\up8(催化劑),\s\do8(△))CO2＋H22．評價上述幾種制氫方法，你認為哪種方法是最佳選擇？【提示】電解水制氫氣，電能消耗大，成本高；天然氣與煤相比較，天然氣輸送方便、投資省、能耗低。所以用天然氣做合成氨的原料為最佳選擇。怎樣利用未轉化的氮氣和氫氣在實際生產中采用了循環(huán)法，先通過冷凝把氨從合成塔出來的混合氣中分離出來，余下未反應的氮氣和氫氣的混合氣用循環(huán)壓縮機重新送入合成塔進行反應，同時不斷地補充新鮮的原料氣，這樣氨的合成就形成了一個循環(huán)流程，使氮氣和氫氣得到充分利用。合成氨條件的選擇【問題導思】①合成氨工業(yè)生產的要求是什么？【提示】a．反應有較大的反應速率；b.最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量。②影響化學平衡移動的外界因素有哪些？【提示】溫度、濃度、壓強。③合成氨實際生產中采用高溫、高壓、催化劑，其中有利于提高平衡混合物中NH3的百分含量的因素有哪些？【提示】高溫不利于平衡正向移動；催化劑對化學平衡無影響；高壓利于平衡正向移動，能提高平衡混合物中NH3的百分含量。1．合成氨生產的要求合成氨工業(yè)要求：①反應要有較大的反應速率；②要最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量。2．合成氨條件的選擇依據運用化學反應速率和化學平衡移動原理的有關知識，同時考慮合成氨生產中的動力、材料、設備等因素來選擇合成氨的適宜生產條件。3．合成氨條件的理論分析(1)濃度：因為增大反應物濃度，能提高反應速率和使平衡正向移動，故生產中常使廉價易得的原料適當過量，以提高另一原料的利用率。因此生產中常適當增加N2的比例。(2)壓強：無論從反應速率還是化學平衡考慮，壓強越大越有利于合成氨。但壓強太大，動力消耗大，設備的質量和制造水平要求高，故必須綜合考慮。目前我國合成氨廠一般采用的壓強在20～50MPa之間。(3)溫度：對于放熱反應，升溫可提高反應速率，但轉化率降低，若溫度太低，反應速率又太慢，綜合考慮以500℃(4)催化劑：加快反應速率但不影響平衡，可以提高單位時間內氨的產量。目前工業(yè)上多采用以鐵為主的催化劑。為了提高合成氨生產的綜合經濟效益，還有三點是不可忽視的：①使原料氣中n(N2)∶n(H2)≈1∶3；②將從反應混合物中分離出來的氮氣和氫氣重新壓縮后送入合成塔再次利用；③及時將NH3從平衡混合物中分離出來。合成氨時既要使氨的產率增大，又要使反應速率加快，可采取的辦法是()①減壓②加壓③升溫④降溫⑤及時從平衡混合氣中分離出NH3⑥補充N2或H2⑦加催化劑⑧減小N2或H2的量A．①④⑤⑦ B．③⑤⑧C．②⑥ D．②③⑥⑦【解析】合成氨反應N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up8(高溫、高壓),\s\do8(催化劑))2NH3(g)ΔH<0的特點為：可逆、放熱、氣體分子總數(shù)減小。加壓、升溫、增加N2或H2濃度，使用催化劑均能加快反應速率；加壓、降溫、及時分離出NH3、增加c(N2)和c(H2)均有利于平衡正向移動，增大氨的產率?！敬鸢浮緾改變外界條件加快反應速率時，不一定使化學平衡正向移動；改變外界條件使化學平衡正向移動時，化學反應速率不一定加快。1．下列有關合成氨工業(yè)的說法中，正確的是()A．從合成塔出來的混合氣體中，氨氣占15%，所以生產氨的工廠的效率都很低B．由于氨易液化，N2和H2在實際生產中循環(huán)使用，所以總體來說，氨的產率很高C．合成氨工業(yè)的反應溫度控制在500℃D．我國合成氨廠采用的壓強是20～50MPa，因為該壓強下鐵觸媒的活性最大【解析】雖然從合成塔出來的混合氣體中NH3只占15%，但由于原料氣N2和H2循環(huán)使用和不斷分離出液氨，所以生產NH3的效率還是很高的，因此A項不正確；控制反應溫度為500℃，一是為了使反應速率不至于很低，二是為了使催化劑活性最大，因此C項不正確；增大壓強有利于NH3的合成，但壓強越大，需要的動力越大，對材料的強度和設備的制造要求越高，我國的合成氨廠一般采用20～50MPa，但這并不是因為該壓強下鐵觸媒的活性最大，因此D項不正確。【答案】B合成氨的生產工藝及原料氣的制備【問題導思】①合成氨生產中需要的原料氣是什么？【提示】氮氣和氫氣。②如何獲得合成氨原料氣？【提示】獲得N2的方法：來自空氣，分離方法有深冷分離、變壓吸附分離、分離膜分離。獲得H2的方法：電解水、由煤或焦炭制H2、由天然氣或重油制H2。③如何能提高合成氨工業(yè)中原料氣的利用率？【提示】使平衡正向移動：加壓、不斷分離出NH3、將N2、H2循環(huán)利用。1．工藝流程2．氮氣的制備(1)物理方法：將空氣用深冷分離、變壓吸附分離或膜分離制得N2和O2。(2)工業(yè)上所采用的化學方法：用煤在空氣中燃燒，除去O2，吸收CO2(如用氨水吸收制NH4HCO3)后，得到N2。3．氫氣的制造合成氨原料來源的關鍵是如何獲得大量廉價的氫氣。原料制備路線的選擇，應綜合考慮資源、工藝、能耗、成本、環(huán)境等重要因素。由電解水制氫氣，電能消耗大，成本高，不適于制取大量的氫氣。下圖是工業(yè)合成氨及與之相關的工藝流程圖。仔細閱讀、分析上述框圖，并解答下列問題：(1)寫出①、②的操作方法：①________、②________。(2)寫出A、B兩個化學方程式：A____________________________________、B______________________________________________________________。(3)Ⅰ、Ⅱ的氣體成分相同嗎？________。(4)節(jié)能降耗勢在必行，也是工業(yè)發(fā)展的命脈。就上述工藝流程框圖，指出該框圖中的一條符合節(jié)能降耗宗旨的措施：______________________________?！窘馕觥?1)工業(yè)合成氨的氮氣原料來自于空氣，傳統(tǒng)的空氣分離方法是降溫、加壓而液化，然后升溫精餾分離，這種方法叫深冷分離，現(xiàn)在工業(yè)上也常采用膜分離技術。(2)合成氨的氫氣多來自石油、天然氣，目前也多采用煤的綜合利用，如煤的液化操作；工業(yè)合成氨采用的條件是高溫、高壓和催化劑。(3)進入熱交換器的是溫度較高的氨氣、氮氣和氫氣混合氣體，而從其中出來的仍然是這些氣體，不同的是溫度降低了。(4)工業(yè)生產往往采用循環(huán)利用原料、熱量，采用廢物利用來提高經濟效益，從而達到節(jié)能降耗的目的?！敬鸢浮?1)①液化(或答“深冷分離”、“膜分離”都可以)②冷凝(2)C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up8(高溫))CO＋H2或CH4＋H2O(g)eq\o(=,\s\up8(催化劑),\s\do8(高溫))CO＋3H2或CH4＋2H2O(g)eq\o(=,\s\up8(催化劑),\s\do8(高溫))CO2＋4H2(寫出其中任何一個即可)3H2＋N2eq\o(,\s\up8(高溫、高壓),\s\do8(催化劑))2NH3(3)相同(4)液化分離液氨后的氮氣和氫氣循環(huán)利用(或“熱的氨氣、氫氣和氮氣混合氣體與冷的氮氣、氫氣混合氣體進行熱交換”)2．下面是合成氨的簡要流程示意圖：【導學號：28920005】沿X路線回去的物質是()A．N2和H2 B．催化劑C．NH3 D．H2【答案】A1．熟記合成氨反應的1個化學方程式：N2＋3H2eq\o(,\s\up8(高溫、高壓),\s\do8(催化劑))2NH3。2．明確合成氨反應的3個特點：(1)可逆反應；(2)放熱反應；(3)氣體總體積減小的反應。3．知道合成氨2種原料氣的獲得方法：氮氣——分離空氣；氫氣——煤或焦炭法、天然氣或重油法。4．理解工業(yè)合成氨的3個條件。(1)500℃1．在合成氨反應N2＋3H22NH3中，在下列情況下，不能使化學反應速率增大的是()A．加入氮氣 B．加入合適的催化劑C．減小壓強，擴大容器體積 D．適當升高溫度【解析】加快反應速率的外界條件有：升高溫度、增大壓強(有氣體參加的反應)、增大反應物濃度、使用催化劑等?！敬鸢浮緾2．下列有關合成氨工業(yè)的敘述，可用勒·夏特列原理來解釋的是()【導學號：28920006】A．使用鐵觸媒，將N2和H2混合有利于合成氨B．高壓比常壓條件更有利于合成氨C．450℃D．合成氨時采用循環(huán)操作，可提高原料的利用率【解析】勒夏特列原理運用范圍，就是能使已平衡的可逆反應發(fā)生平衡移動的一些因素。選項A中催化劑不能使平衡移動；選項B中加壓可使合成氨反應正向移動；選項C中高溫不利于合成氨，只能加快反應速率，另外，450℃左右鐵觸媒活性最大；選項D中，循環(huán)使用，不涉及平衡移動問題?！敬鸢浮緽3．1908年德國化學家哈伯發(fā)明了以低成本制造大量氨的方法，從而大大滿足了當時日益增長的人口對糧食的需求。下列是哈伯法的流程圖，其中為提高原料轉化率而采取的措施是()A．①②③ B．②④⑤C．①③⑤ D．②③④【解析】合成氨反應為氣體分子總數(shù)減少的放熱反應，操作①是為了除去雜質，防止催化劑中毒；②增大壓強，有利于該反應向右進行，能夠提高轉化率；③催化劑只能加快反應速率，不影響化學平衡，故不能提高轉化率；④將產物NH3液化分離和⑤循環(huán)操作，均能使原料更充分地利用，提高原料的轉化率?！敬鸢浮緽4．對于可逆反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，下列說法正確的是()A．達到平衡時反應物和生成物濃度一定相等B．達到平衡后加入氨氣，重新達到平衡時，氨氣的濃度比原平衡時大C．達到平衡時，升高溫度加快了吸熱反應的速率，降低了放熱反應的速率，所以平衡向逆反應的方向移動D．加入催化劑可以縮短到達平衡的時間，這是因為加快了正反應的速率，而減慢了逆反應的速率【解析】本題往往錯選C、D，原因是對升高溫度可以使平衡向吸熱反應方向移動的原因認識不清；對使用催化劑可縮短到達平衡所用時間的原因認識不清；正確選項為B?！敬鸢浮緽5．氨的合成是一個可逆反應，其正反應是放熱的、氣體總體積縮小的反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。填表說明反應條件的改變對這一反應速率的影響和對平衡混合氣中氨含量的影響。條件的改變對合成氨反應速率的影響對平衡混合物中氨含量的影響增大壓強降低溫度使用催化劑【答案】條件的改變對合成氨反應速率的影響對平衡混合物中氨含量的影響增大壓強加快增多降低溫度減慢增多使用催化劑加快無影響學業(yè)分層測評(二)(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1．合成氨工業(yè)上采用循環(huán)操作主要是為了()A．加快反應速率B．提高NH3的平衡濃度C．降低NH3的沸點D．提高N2和H2的利用率【解析】循環(huán)操作后增大了反應物N2和H2的濃度，加快了反應速率，提高了NH3的平衡濃度，但主要是提高N2和H2的利用率，不至于浪費原料。【答案】D2．合成氨過程中為提高原料氫氣的轉化率而所采取的下列措施中不正確的是()A．不斷將NH3分離出來B．使用過量的N2C．采用高溫 D．采用高壓【解析】由N2＋3H22NH3的特點可知，高溫平衡左移不利于提高H2的轉化率。高壓和減小NH3的濃度均使平衡右移。使用過量的N2有利于提高H2的轉化率?！敬鸢浮緾3．對于合成氨的反應來說，使用催化劑和施以高壓，下列敘述中正確的是()【導學號：28920007】A．都能提高反應速率，都對化學平衡無影響B(tài)．都對化學平衡狀態(tài)有影響，都不影響達到平衡狀態(tài)所用的時間C．都能縮短達到平衡狀態(tài)所用的時間，只有壓強對化學平衡狀態(tài)有影響D．催化劑能縮短反應達到平衡狀態(tài)所用的時間，而壓強無此作用【解析】對化學反應N2＋3H22NH3，催化劑只能提高反應速率，使反應達到平衡狀態(tài)所用的時間縮短，不能使化學平衡發(fā)生移動。高壓能提高反應速率，使反應達到平衡狀態(tài)所用的時間縮短，也能使化學平衡向生成NH3的反應方向移動?！敬鸢浮緾4．已知焦炭、一氧化碳和烴類化合物都能與水反應產生合成尿素[CO(NH2)2]的原料——氫氣和二氧化碳，從充分利用原料的角度考慮，用下列物質生產H2和CO2最為合適的是()A．C B．COC．天然氣 D．石腦油(C5H12、C6H14)【解析】生產出的H2用于合成NH3，N2＋3H2eq\o(,\s\up8(高溫、高壓),\s\do8(催化劑))2NH3。再由NH3與CO2合成尿素。由此，可找出H2與CO2的關系式：3H2～2NH3～CO2。分別寫出備選項中各物質與H2O反應的化學方程式：A項C＋H2Oeq\o(=,\s\up8(催化劑),\s\do8(高溫))H2＋CO，CO＋H2O=H2＋CO2總反應方程式為：C＋2H2O=2H2＋CO2；B項CO＋H2Oeq\o(=,\s\up8(催化劑),\s\do8(高溫))H2＋CO2；C項CH4＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(高溫),\s\do8())4H2＋CO2；D項C5H12＋10H2Oeq\o(=,\s\up8(高溫),\s\do8())16H2＋5CO2，C6H14＋12H2Oeq\o(=,\s\up8(高溫),\s\do8())19H2＋6CO2。產物中，n(H2)∶n(CO2)最接近3∶1的最合適?！敬鸢浮緿5．反應C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可變容積的密閉容器中進行，下列條件的改變對其反應速率幾乎無影響的是()①增加C的量②將容器的體積縮小一半③保持體積不變，充入N2使體系壓強增大④保持壓強不變，充入N2使容器體積變大A．①④ B．②③C．①③ D．②④【解析】增加固體的量、恒容時充入與反應無關的氣體，都對反應速率無影響。④相當于減壓，反應速率減小?！敬鸢浮緾6．合成氨反應達到平衡時，氨氣的百分含量與溫度、壓強的關系如圖所示。根據此圖，判斷合成氨工業(yè)最有前途的研究發(fā)展方向是()A．研究耐高壓的合成塔B．研制低溫催化劑C．提高分離技術D．探索不用氫氮合成氨的新途徑【答案】B7．用焦炭、空氣、水為原料制備NH3，則參加反應的焦炭與產品氨氣之間的物質的量之比為()A．3∶4 B．3∶2C．2∶3 D．1∶2【解析】由反應：C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up8(高溫),\s\do8())CO＋H2，CO＋H2O(g)eq\o(=,\s\up8(高溫),\s\do8())CO2＋H2，N2＋3H2eq\o(=,\s\up8(高溫、高壓),\s\do8(催化劑))2NH3可得：C～2H2～eq\f(4,3)NH3?！敬鸢浮緼8．合成氨工業(yè)對國民經濟和社會發(fā)展具有重要的意義。對于密閉容器中的反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，673K、30MPa下n(NH3)和n(H2)隨時間變化的關系如圖所示。下列敘述正確的是()A．點a的正反應速率比點b的小B．點c處反應達到平衡C．點d(t1時刻)和點e(t2時刻)處n(N2)不一樣D．其他條件不變，773K下反應至t1時刻，n(H2)比上圖中d點的值大【解析】選項A，在ab段可逆反應向正反應方向進行，隨著反應的進行，反應物濃度在減小，正反應速率在降低，故A項不正確；選項B中，c點時NH3、H2的物質的量仍在變化，故未達到化學平衡；選項C中，t1時刻和t2時刻都處于同樣的化學平衡狀態(tài)，則n(N2)不變，故C不正確；選項D中，由于正反應是一個放熱反應，升高溫度化學平衡向逆反應方向移動，故平衡時n(H2)比題圖中d點的值大，故D項正確?！敬鸢浮緿9．將V1L的H2和V2L的N2在一定條件下發(fā)生反應，達到平衡后，混合氣體總體積為V3LA．(V1＋V2＋V3)L B．(V1＋V2－V3)LC．(V1＋V2－2V3)L D．[V3－(V1＋V2)]L【解析】根據差量法計算。由N2＋3H22NH3，可知NH3～ΔV(減少)，因ΔV＝(V1＋V2－V3)L，故V(NH3)＝ΔV＝(V1＋V2－V3)L?！敬鸢浮緽[能力提升]10．如圖所示“合成氨”的演示實驗(夾持儀器均已省略)。在Y形管的一側用Zn粒和稀H2SO4反應制取H2，另一側用NaNO2固體和NH4Cl飽和溶液反應制取N2，N2和H2混合后通過還原鐵粉來合成NH3，再將產生的氣體通入酚酞試液中，若酚酞試液變紅，則說明產生了氨氣。某課外活動小組通過查閱資料和多次實驗，得到了如下信息：信息一：NaNO2固體和飽和NH4Cl溶液混合加熱的過程中發(fā)生如下反應：①NaNO2＋NH4Cleq\o(=,\s\up8(△),\s\do8())NH4NO2＋NaCl②NH4NO2eq\o(=,\s\up8(△))NH3↑＋HNO2③2HNO2eq\o(=,\s\up8(△))N2O3↑＋H2O④2NH3＋N2O3eq\o(=,\s\up8(△))2N2＋3H2O信息二：查閱資料，不同體積比的N2、H2混合氣體在相同實驗條件下合成氨，使酚酞試液變紅所需要的時間如下：N2和H2的體積比5∶13∶11∶11∶31∶5酚酞變紅色所需時間/min8～97～86～73～49～10據此回答下列問題：(1)Y形管左側管中發(fā)生反應的離子方程式__________________________________________________________________________________________。(2)鐵粉撒在石棉絨上的目的是___________________________________________________________________________________________________。(3)課外活動小組的同學們認為，該實驗中即使酚酞變紅也不能說明N2和H2反應合成了NH3，得出此結論的理由是。請你另設計一個簡單的實驗驗證你的理由________________________________________________________________________。欲解決這一問題，可以選用下圖中的________裝置連接在原裝置中的________和________之間。(4)在上述實驗過程中，為盡快觀察到酚酞試液變紅的實驗現(xiàn)象，應該控制N2和H2的體積比為_______比較適宜；但該裝置還難以實現(xiàn)此目的，原因是_____________________________________________________________________。(5)實驗過程中通入試管C中的氣體成分有________。【解析】(1)根據Y形管右側管需加熱，說明右側管反應制取N2，左側管反應制取H2。(2)鐵粉撒在石棉絨上的目的是增大與混合氣體的接觸面積，從而提高催化效率，增大反應速率。(3)因為NH4NO2分解可產生NH3，所以不能證明N2和H2反應生成了NH3。直接將Y形管中混合氣體通入酚酞試液，若試液變紅，則理由成立，否則理由不成立。在A、B之間加一個除NH3的裝置，排除了NH3的干擾。(4)由表可知V(N2)∶V(H2)＝1∶3時，反應最快，在Y形管中，無法控制氣體的體積。(5)氣體成分中有生成的NH3，同時還有未反應的N2、H2?！敬鸢浮?1)Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑(2)增大混合氣體與催化劑的接觸面積，使反應進行得更快(3)從分步反應可知，產生N2的過程中，有可能直接產生氨氣將混合加熱產生的氣體直接通入酚酞試液，若試液變紅，則說明理由成立；否則，說明理由不成立③AB(4)1∶3無法控制通入B中N2和H2的體積比(5)NH3、N2、H211．合成氨工業(yè)的主要反應為：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(正反應為放熱反應)，回答下列問題。(1)原料N2不能用空氣代替，而必須用純N2，這是因為__________________。H2來自水和焦炭，有關的化學方程式為：_____________________________________________________________________________________________。原料氣體必須經過凈化的原因是___________________________________。(2)在合成塔中合成氨要在高溫、高壓和有催化劑的條件下進行，試分析各反應條件的作用：溫度(500℃________________________________________________________________。壓強(5×107Pa)___________________________________________________。催化劑(鐵觸媒)__________________________________________________。(3)從合成塔里出來的混合氣體中含15%的氨。①若N2和H2的轉化率相等，則轉化率為________。②工業(yè)上采用________法將氨分離出來。【解析】(3)利用“三段式”進行分析。由于N2和H2轉化率相等，則二者起始投料物質的量比為1∶3。N2(g)＋3H2(g)2NH3起始(mol)130轉化(mol)x3x2x平衡(mol)1－x3－3x2x則eq\f(2x,4－2x)×100%＝15%，解得x＝，轉化率為eq\fmol,1mol)×100%＝%?！敬鸢浮?1)空氣中的O2與H2混合加熱會發(fā)生爆炸C(s)＋H2O(g)eq\o(=,\s\up8(高溫),\s\do8())CO(g)＋H2(g)，CO(g)＋H2O(g)eq\o(=,\s\up8(催化劑),\s\do8(△))CO2(g)＋H2(g)除去原料氣中的雜質，防止催化劑中毒(2)加快反應速率，縮短達到平衡的時間且催化劑在此溫度下活性最大既加快反應速率，也能促使平衡向正反應方向移動，提高NH3在平衡混合物中的百分含量加快反應速率，縮短達到平衡的時間(3)①%②冷凝12．氨是重要的氮肥，是產量較大的化工產品之一。課本里介紹的合成氨技術稱為哈伯法，是德國人哈伯在1905年發(fā)明的，其合成原理為：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－kJ·mol－1，他因此獲得了1918年諾貝爾化學獎。試回答下列問題：【導學號：28920008】(1)合成氨工業(yè)中采取的下列措施可用勒·夏特列原理解釋的是________。A．采用較高壓強(20～50MPa)B．采用500℃C．用鐵觸媒作催化劑D．將生成的氨液化并及時從體系中分離出來，剩余N2和H2循環(huán)到合成塔中，并補充N2和H2(2)下圖是實驗室模擬工業(yè)合成氨的簡易裝置，簡述檢驗有氨氣生成的方法：____________________________________________________________________。(3)在298K時，將10molN2和30molH2通入合成塔中，放出的熱量小于924kJ，原因是________________________________________________________________________________________________________________________。(4)1998年希臘亞里斯多德大學的Marmellos和Stoukides采用高質子導電性的SCY陶瓷(能傳遞H＋)，實現(xiàn)了高溫、常壓下高轉化率的電化學合成氨。其實驗裝置如下圖，則其陰極的電極反應式為__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【解析】(1)勒·夏特列原理只解釋平衡移動問題。(2)