ייצור הרבר ודשמי NPK: יחסים, תנאים ומלחים
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| NPK fertiliser | דשן NPK |
| Haber process/ˈheɪbə ˈprəʊses/ | תהליך האבר |
Does recycling gases make fertiliser resource-free?
- Returning unreacted gases improves feedstock use. It does not eliminate the energy needed to heat and compress gases or the resources needed to make salts.
- This Separate Chemistry lesson covers Haber manufacture and NPK fertilisers 氮磷钾化肥. The process loop is required at both tiers; equilibrium/rate evaluation is explicitly Higher tier (HT).
Follow the Haber loop
- The Haber process 哈伯法 manufactures ammonia. Nitrogen comes from air; hydrogen can come from natural gas reacted with steam. Purified gases pass over iron at about 450 °C and about 200 atmospheres: $N_2+3H_2\rightleftharpoons2NH_3$.
- Cooling liquefies ammonia for removal. Unreacted nitrogen and hydrogen return to the reactor. The reaction is reversible, so per-pass conversion is different from overall conversion after repeated recycling.
איזו זרם מוחזר למגיב הרבר לאחר קירור?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
קירור מסיר אמוניה נוזלית; חנקן וחומצה לא מגיבים חוזרים. המחזור משפר שימוש בחומרי הגלם אך חימום ולחץ עדיין דורשים אנרגיה.
Use the coefficient ratio on one pass
- Feed contains 2 mol nitrogen and 6 mol hydrogen. If only 1 mol nitrogen reacts, it consumes 3 mol hydrogen and forms 2 mol ammonia. Remaining gases are 1 mol nitrogen and 3 mol hydrogen.
- If all the original feed converted, the theoretical maximum would be 4 mol ammonia. Do not use this maximum as the amount actually made on the stated pass. The balanced equation conserves nitrogen and hydrogen atoms.
HT: balance rate, yield and cost
- The forward reaction is exothermic. Lower temperature favours equilibrium ammonia yield but slows reaction; higher temperature increases rate but lowers equilibrium yield. Interpret rate and equilibrium graphs as different quantities.
- Higher pressure favours ammonia because four reactant gas molecules become two product molecules, but compression and strong equipment cost energy and money. Iron speeds both directions and approach to equilibrium without changing its position. The industrial conditions are a compromise, not maximum possible equilibrium yield.
בטמפרטורה ולחץ קבועים, ברזל מגדיל את תפוקת האיזון של אמونيا.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ברזל מאיץ גם תגובות קדימה וגם הפוכות, ומגיע לאיזון מהר יותר ללא שינוי במיקום האיזון. הבחין זה ב-HT מפריד בין קצב לתפוקת איזון.
Supply nitrogen, phosphorus and potassium
- NPK fertiliser is a formulation of salts supplying three nutrient elements. Ammonia can make ammonium salts and nitric acid. Neutralisation gives ammonium nitrate: $NH_3+HNO_3\rightarrow NH_4NO_3$.
- Potassium chloride, potassium sulfate and phosphate rock are mined. Phosphate rock is not directly suitable as fertiliser; treatment makes usable soluble salts. Phosphoric acid supplies no potassium by itself.
איזה מלח אמוניום נוצר כאשר אמونيا מנטרלת חומצה ניטרית?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
NH₃ +HNO₃ →NH₄NO₃, ניטרט אמוניום. זה מספק חנקן, בעוד שפורמולציה NPK מלאה מספקת גם פוספור ואשלגן.
Distinguish three phosphate-rock treatments
- Nitric acid treatment produces calcium nitrate and phosphoric acid. Sulfuric acid makes single superphosphate containing calcium dihydrogen phosphate with calcium sulfate.
- Phosphoric acid makes triple superphosphate containing calcium dihydrogen phosphate without that sulfate component. Do not call every acid treatment simply “superphosphate”, and do not confuse a phosphorus source with a potassium source.
התאימו את המונח למשמעות המדויקת שלו.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
השתמש במבנה הכימי, בתהליך או בגבול ההשוואה כדי להבחין בין המונחים.
Compare the same salt in lab and industry
- Carefully controlled laboratory neutralisation/titration followed by evaporation and crystallisation can produce a pure solid. A laboratory titration does not inherently give an impure product.
- Industry can integrate ammonia/acid production, recover heat and sustain large output, but needs equipment and emissions control. Compare supplied energy per unit, purity, scale, equipment, waste and costs; “industry is always better” is not an evaluation.
איזה שני טענות מציינות בצדק הגבלות בהשוואת ייצור?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
טיטרציה מעבדת היא לא טבעית מלוכמת. התעשייה מציעה היקף ואינטגרציה אך עדיין זקוקה לאנרגיה ולציוד; יש להעריך את הקריטריונים והנתונים בפועל.
Apply the method to a new feed
- Independent feed: 3 mol nitrogen and 9 mol hydrogen. If 2 mol nitrogen reacts on a pass, 6 mol hydrogen reacts, 4 mol ammonia forms and 1 mol nitrogen plus 3 mol hydrogen remain.
- A catalyst can reach equilibrium sooner but cannot increase the equilibrium amount at unchanged temperature and pressure. Give a reason based on rate or equilibrium, then a cost/condition that limits the industrial claim.
Follow the process, use a balanced ratio, distinguish rate from equilibrium yield, and identify the actual nutrient salts and manufacturing comparison.
זרימת כניסה מכילה 3 מול חנקן ו9 מול חומצה. אם 2 מול חנקן מגיבים במעבר אחד, כמה מול אמוניה נוצרים?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃. שני מול nitrogen צורכים 6 מול hydrogen ומייצרים 4 מול ammonia, ומשאירים 1 מול nitrogen ו-3 מול hydrogen. המקסימום התאורטי של כל הזנה הוא 6 מול, אך אינו זה כמות המעבר הנתונה.