กระบวนการ Haber และปุ๋ย NPK: อัตราส่วน สภาวะ และเกลือ
แนะนำใหม่| English | ความหมาย |
|---|---|
| NPK fertiliser | ปุ๋ยไนโตรเจน ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม (NPK) |
| Haber process/ˈheɪbə ˈprəʊses/ | กระบวนการฮาเบอร์ |
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.
กระแสใดถูกส่งกลับไปยังเครื่องปฏิกรณ์ Haber หลังการทำให้เย็นลง?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
การทำให้เย็นลงช่วยกำจัดแอมโมเนียเหลว; ไนโตรเจนและไฮโดรเจนที่ไม่ได้ทำปฏิกิริยากลับไป ใช้循环เพื่อเพิ่มการใช้วัตถุดิบ แต่การให้ความร้อนและการบีบอัดยังคงต้องใช้พลังงาน
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.
ที่อุณหภูมิและความดันคงที่ เหล็กเพิ่มผลผลิตสมดุลของแอมโมเนีย
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
เหล็กเร่งทั้งปฏิกิริยาก้าวไปข้างหน้าและย้อนกลับ ทำให้ถึงสมดุลเร็วขึ้นโดยไม่เปลี่ยนตำแหน่งสมดุล ความแตกต่างนี้ระหว่าง Tสูงแยกอัตราการเกิดปฏิกิริยากับผลผลิตสมดุล
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.
เกลือแอมโมเนียมชนิดใดเกิดเมื่อแอมโมเนียทำปฏิกิริยากับกรดไนตริก?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
NH₃ +HNO₃ →NH₄NO₃, แอมโมเนียมไนเตรต ซึ่งให้ธาตุไนโตรเจน ในขณะที่สูตร NPK ครบถ้วนยังให้ฟอสฟอรัสและโพแทสเซียมด้วย
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.
จับคู่คำศัพท์กับความหมายที่แม่นยำ
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
ใช้โครงสร้างทางเคมี กระบวนการ หรือขอบเขตเปรียบเทียบเพื่อแยกแยะคำศัพท์
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.
ข้ออ้างใดสองข้อจำกัดการเปรียบเทียบการผลิตได้อย่างถูกต้อง?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
การไทเทรตในห้องปฏิบัติการไม่ได้ทำให้มีสิ่งเจือปนโดยธรรมชาติ อุตสาหกรรมให้ขนาดและการบูรณาการแต่ยังคงต้องใช้พลังงานและอุปกรณ์; ประเมินเกณฑ์และข้อมูลจริง
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.
สารตั้งต้นมี 3 โมล ไนโตรเจน และ 9 โมล ไฮโดรเจน หาก 2 โมล ไนโตรเจนทำปฏิกิริยา在一次ผ่าน จะเกิดแอมโมเนียกี่โมล?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃. สองโมลไนโตรเจนใช้ 6 โมลไฮโดรเจนและสร้าง 4 โมลแอมโมเนีย ทิ้งไว้ 1 โมลไนโตรเจนและ 3 โมลไฮโดรเจน. สูงสุดทางทฤษฎีของสารตั้งต้นทั้งหมด 6 โมลไม่ใช่จำนวนที่ระบุ在一次ผ่าน