Question

（2011?棗莊模擬）工業上合成氨在一定條件下進行如下反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.44kJ/mol．其部分工藝流程如圖1所示：

（1）合成氨所需要的原料氣中，氮氣取自

空氣

，氫氣來源于

水和碳氫化合物

．
（2）對原料氣進行凈化處理的目的是

防止催化劑中毒

．
（3）設備A的名稱是

冷凝器

，設備B的名稱是

循環壓縮機

．
（4）在20～50Mpa時，工業合成氨選擇在400-500℃的溫度進行反應，主要原因是

此溫度下催化劑的活性大

．
（5）據《科學》雜志報道，希臘化學家在常壓下將氫氣和用氫氣稀釋的氮氣分別通入一個加熱到570℃的電解池（如圖2）中，氫和氮在電極上合成了氨，且轉化率達到了78%．則：陽極反應為

H₂-2e-═2H⁺

，陰極反應為

N₂+6e^-+6H⁺═2NH₃

．

Answer 1

分析：（1）根據工業生產中，氮氣和氫氣的來源來回答；
（2）工業上在合成氨的過程中，為防止催化劑中毒，必須對原料進行凈化；
（3）根據合成氨的設備來回答；
（4）合成氨的過程并必須選擇適宜的溫度，保障反應速率和限度較大；
（5）在電解池中，陽極發生失電子的氧化反應，陰極發生得電子的還原反應．

解答：解：（1）根據工業生產中，氮氣來自空氣，氫氣來自水和碳氫化合物，故答案為：空氣；水和碳氫化合物；
（2）工業上在合成氨的過程中，必須對原料進行凈化，防止催化劑鐵觸媒中毒，而減小催化活性，故答案為：防止催化劑中毒；
（3）合成氨的設備依次有：壓縮機、合成塔、冷凝器、氨分離器、循環壓縮機，故答案為：冷凝器；循環壓縮機；
（4）合成氨的過程中，為保障反應速率和限度較大、催化劑的活性大，要選擇適宜的溫度400-500℃，故答案為：此溫度下催化劑的活性大；
（5）氫和氮在電極上合成了氨的電解池中，陽極是氫氣發生失電子的氧化反應，即H₂-2e^-═H₂↑，陰極是氮氣發生得電子的還原反應，即N₂+6e^-+6H⁺═2NH₃，故答案為：H₂-2e^-═2H⁺；N₂+6e^-+6H⁺═2NH₃．

點評：本題是一道化學和工業生產聯系的題目，要求學生熟記工業合成氨的設備以及原料的選擇來源方面的知識，難度較大．