Question

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氨是一种重要的化学物质，可用于制造硝酸和氮肥。氨主要来自于人工合成。1909年，弗里茨·哈伯成功地利用氮气和氢气合成出氨。工业合成氨的流程如图（左）所示。为了找到合成氨反应合适的催化剂，人们做了6500多次实验，发现铁触媒效果较好。在铁触媒作用下，用体积比为1:3的氮气和氢气合成氨，当容器中氨的含量不再发生变化时（平衡时），测得氨的含量分别与温度和压强的关系如图（右）所示。1913年第一座合成氨工厂建立。如今全球合成氨年产量超千万吨，其中大约85%的氨用于生产氮肥，缓解了地球上有限的耕地资源与庞大的粮食需求之间的矛盾。

（1）工业上可用_________的方法获得合成氨的原料N₂。

（2）甲烷和H₂O高温下反应得到CO和原料气H₂，该反应的化学方程式为_______。

（3）从“合成塔”中出来的气体是_______（填“纯净物”或“混合物”）。

（4）科学家研究合成氨反应催化剂的目的是________。

（5）按下列条件进行合成氨反应，平衡时氨的含量最高的是______（填字母）。

a 200大气压、300℃

b 200大气压、500℃

c 400大气压、300℃

d 400大气压、500℃

Answer

分离液态空气 混合物 提高合成氨的化学反应速率 c

【解析】

（1）由于空气中氮气的体积分数达到78%，所以工业上可用分离液态空气的方法获得合成氨的原料N2，故填：分离液态空气。

（2）甲烷和H2O高温下能反应得到CO和原料气H2，所以该反应的化学方程式为，故填：；

（3）从“合成塔”中出来的气体是混合物，因为从流程图中可知，经冷却后除了得到液态氨外还得到氮气和氢气，故填：混合物；

（4）催化剂可以改变化学反应的速率，所以科学家研究合成氨反应催化剂的目的是提高合成氨的化学反应速率，故填：提高合成氨的化学反应速率。

（5）根据图像可知，平衡时氨的含量最高的是400大气压、300℃，故填：c。