7. 阅读科普短文,回答相关问题。
“零碳”燃料—氨
氨(NH₃)既是一种重要的化工产品,又是一种重要的化工原料。图1为合成氨及氨氧化制硝酸的流程示意图。

氨也是一种潜在的“零碳”燃料,完全燃烧生成氮气和水,燃烧过程中不生成二氧化碳。由于氨在空气中不能持续燃烧,科研人员设计如图2所示的实验装置,探究氨燃烧的条件。为改善其燃烧性能,科研人员在相同压强、不同当量比(即燃料完全燃烧所需的理论空气量与实际供给空气量之比)条件下,向氨中掺混不同燃料进行燃烧速率测试,实验结果如图3所示。

氨作为氢的载体,能源化应用成为研究热点,氨正由肥料走向燃料。
(1)合成塔中,理论上氮气与氢气混合时最佳的质量比为。
(2)结合图3分析,应选择的最优混合物组合是(填“甲”“乙”或“丙”)。
(3)氧化炉中,在加热和有催化剂的条件下,氨能被氧气氧化生成一氧化氮和水。请写出该反应的化学方程式:。
(4)图2实验中,先通入氧气,后持续通入氨气,目的是。
(5)下列叙述正确的是(填字母,可多选)。
a. 氨气变成液氨的过程中会吸收热量
b. 与CO相比,CH₄更有利于氨气的燃烧
c. 氮气和氨气在一定条件下的相互转化体现了物质的循环
“零碳”燃料—氨
氨(NH₃)既是一种重要的化工产品,又是一种重要的化工原料。图1为合成氨及氨氧化制硝酸的流程示意图。
氨也是一种潜在的“零碳”燃料,完全燃烧生成氮气和水,燃烧过程中不生成二氧化碳。由于氨在空气中不能持续燃烧,科研人员设计如图2所示的实验装置,探究氨燃烧的条件。为改善其燃烧性能,科研人员在相同压强、不同当量比(即燃料完全燃烧所需的理论空气量与实际供给空气量之比)条件下,向氨中掺混不同燃料进行燃烧速率测试,实验结果如图3所示。
氨作为氢的载体,能源化应用成为研究热点,氨正由肥料走向燃料。
(1)合成塔中,理论上氮气与氢气混合时最佳的质量比为。
(2)结合图3分析,应选择的最优混合物组合是(填“甲”“乙”或“丙”)。
(3)氧化炉中,在加热和有催化剂的条件下,氨能被氧气氧化生成一氧化氮和水。请写出该反应的化学方程式:。
(4)图2实验中,先通入氧气,后持续通入氨气,目的是。
(5)下列叙述正确的是(填字母,可多选)。
a. 氨气变成液氨的过程中会吸收热量
b. 与CO相比,CH₄更有利于氨气的燃烧
c. 氮气和氨气在一定条件下的相互转化体现了物质的循环
答案
解:
(1) 合成氨反应中氮气和氢气的质量比为$28:(3×2)=14:3$,答案为$\boldsymbol{14:3}$。
(2) 由图3可知甲对应的燃烧速率最大,是最优混合物组合,答案为$\boldsymbol{甲}$。
(3) 该反应的化学方程式为:
$\boldsymbol{\ce{4NH_{3} + 5O_{2}\xlongequal[\Delta]{催化剂} 4NO + 6H_{2}O}}$
(4) 目的是:排尽装置内的空气,使氨气与充足的高浓度氧气接触,保证氨气能够顺利燃烧。
(5) 分析选项:
a. 氨气变成液氨是液化过程,会放出热量,a错误;
b. 相同条件下掺混$\ce{CH_{4}}$的丙组燃烧速率小于掺混$\ce{CO}$的乙组,说明$\ce{CH_{4}}$比$\ce{CO}$更不利于氨气燃烧,b错误;
c. 氮气和氨气在一定条件下可以相互转化,体现了物质的循环,c正确。
答案为$\boldsymbol{c}$。
(1) 合成氨反应中氮气和氢气的质量比为$28:(3×2)=14:3$,答案为$\boldsymbol{14:3}$。
(2) 由图3可知甲对应的燃烧速率最大,是最优混合物组合,答案为$\boldsymbol{甲}$。
(3) 该反应的化学方程式为:
$\boldsymbol{\ce{4NH_{3} + 5O_{2}\xlongequal[\Delta]{催化剂} 4NO + 6H_{2}O}}$
(4) 目的是:排尽装置内的空气,使氨气与充足的高浓度氧气接触,保证氨气能够顺利燃烧。
(5) 分析选项:
a. 氨气变成液氨是液化过程,会放出热量,a错误;
b. 相同条件下掺混$\ce{CH_{4}}$的丙组燃烧速率小于掺混$\ce{CO}$的乙组,说明$\ce{CH_{4}}$比$\ce{CO}$更不利于氨气燃烧,b错误;
c. 氮气和氨气在一定条件下可以相互转化,体现了物质的循环,c正确。
答案为$\boldsymbol{c}$。
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