Quá trình Haber sản xuất và phân bón NPK: tỷ lệ, điều kiện và muối
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| NPK fertiliser | phân NPK |
| Haber process/ˈheɪbə ˈprəʊses/ | Quy trình Haber |
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.
Dòng nào được hoàn lưu vào lò phản ứng Haber sau khi làm lạnh?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Làm lạnh loại bỏ amoniac lỏng; nitơ và hydro chưa phản ứng được hoàn lưu. Việc hoàn lưu cải thiện hiệu suất nguyên liệu đầu vào nhưng quá trình gia nhiệt và nén vẫn tiêu tốn năng lượng.
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.
Ở nhiệt độ và áp suất không đổi, sắt làm tăng năng suất cân bằng của amoniac.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Sắt xúc tác cả phản ứng thuận và nghịch, đạt trạng thái cân bằng nhanh hơn mà không thay đổi vị trí cân bằng. Sự khác biệt này giữa động học (HT) và cân bằng giúp phân biệt tốc độ phản ứng với năng suất cân bằng.
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.
Muối amoni nào được hình thành khi amoniac trung hòa axit nitric?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
NH₃ + HNO₃ → NH₄NO₃, amoni nitrat. Chất này cung cấp nitơ, trong khi công thức NPK đầy đủ cũng cung cấp phốtpho và kali.
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.
Ghép nối thuật ngữ với ý nghĩa chính xác của nó.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Sử dụng cấu trúc hóa học, quá trình hoặc ranh giới so sánh để phân biệt các thuật ngữ.
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.
Hai phát biểu nào đúng khi giới hạn so sánh quy trình sản xuất?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Thử nghiệm chuẩn độ trong phòng thí nghiệm không tự động kém tinh khiết. Công nghiệp cung cấp quy mô và tích hợp nhưng vẫn cần năng lượng và thiết bị; hãy đánh giá các tiêu chí và dữ liệu thực tế.
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.
Một hỗn hợp có 3 mol nitơ và 9 mol hydro. Nếu 2 mol nitơ phản ứng trong một lượt đi qua, sẽ tạo thành bao nhiêu mol amoniac?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃. Hai mol nitơ tiêu thụ 6 mol hydro và tạo thành 4 mol amoniac, để lại 1 mol nitơ và 3 mol hydro. Tổng lý thuyết tối đa từ toàn bộ nguyên liệu đầu vào là 6 mol, không phải lượng theo một lượt đã nêu.