Параграф 17 - Естествознание. 11 класс. Габриелян О. С.

Естествознание для 11-го класса
Предмет:	Естествознание
Класс:	11 класс
Автор учебника:	Габриелян О. С.
Год издания:	2014
Издательство:
Кол-во заданий:	48
Кол-во упражнений:
Мы в социальных сетях
Телеграм • ВКонтакте

Комментарии, вопросы по параграфу можно добавить на странице обсуждения.

Обратимость химической реакции и химическое равновесие

Примеры обратимых и необратимых процессов

• Приведите примеры из разных учебных предметов обратимых и необратимых процессов.

Обратимые процессы:

1. Физика: теплопередача посредством теплопроводности;
2. Химия: обратимые химические реакции;
3. Биология: клеточное дыхание.

Необратимые процессы:

1. Физика: звуковые волны, проходящие через среду;
2. Химия: горение;
3. Биология: переваривание пищи.

Характеристика реакции синтеза оксида азота из азота в кислород

• Дайте характеристику реакции синтеза оксида азота (II) из азота и кислорода, рассмотрите, как нужно изменить концентрацию веществ, давление и температуру, чтобы сместить равновесие вправо, учитывая, что эта реакция соединения — редкий случай эндотермической реакции этого типа.

Синтез оксида азота (II) из азота и кислорода является эндотермической реакцией, а это означает, что в систему необходимо добавить энергию, чтобы сместить равновесие вправо. Для этого необходимо увеличить концентрацию азота и кислорода, а также повысить давление и температуру. Повышение давления и температуры увеличит скорость реакции, а увеличение концентрации азота и кислорода увеличит количество молекул, доступных для реакции. Реакцию можно представить следующим образом:

${\ce {N2 + O2 -> 2NO}}$

Для того чтобы сместить равновесие вправо, необходимо повысить температуру не менее чем до 500°С, а давление - не менее чем до 10 атмосфер. Концентрация азота и кислорода также должна быть увеличена как минимум до 10%.

Реакция синтеза аммиака

• Для смещения равновесия в реакции синтеза аммиака вправо необходимо понизить температуру. Объясните, почему на производстве этот процесс проводят при достаточно высокой температуре +500—550 °C.

Реакция синтеза аммиака является экзотермической, а это означает, что при ее протекании выделяется энергия. При повышении температуры скорость реакции увеличивается, а это означает, что за более короткий промежуток времени образуется больше аммиака. Это выгодно в производстве, поскольку позволяет производить большее количество аммиака за более короткий промежуток времени, тем самым повышая эффективность процесса.

Схема производства аммиака

• Опишите схему производства аммиака и схему промышленной установки для синтеза аммиака.

Схема производства аммиака:

1. Природный газ сначала пропускается через компрессор для повышения давления.
2. Затем сжатый газ проходит через установку предварительного риформинга, где он нагревается и частично окисляется с образованием смеси водорода и монооксида углерода.
3. Затем смесь водорода и монооксида углерода пропускают через установку первичного риформинга, где она дополнительно нагревается и окисляется с образованием смеси водорода и азота.
4. Затем смесь водорода и азота пропускают через установку вторичного риформинга, где она дополнительно нагревается и окисляется с образованием смеси водорода и аммиака.
5. Затем смесь водорода и аммиака пропускают через каталитический нейтрализатор, где аммиак отделяется от водорода.
6. Затем аммиак охлаждают и собирают.

Схема промышленной установки синтеза аммиака:

1. Природный газ сначала пропускается через компрессор для повышения давления.
2. Затем сжатый газ проходит через установку предварительного риформинга, где он нагревается и частично окисляется с образованием смеси водорода и монооксида углерода.
3. Затем смесь водорода и монооксида углерода пропускают через установку первичного риформинга, где она дополнительно нагревается и окисляется с образованием смеси водорода и азота.
4. Затем смесь водорода и азота пропускают через установку вторичного риформинга, где она дополнительно нагревается и окисляется с образованием смеси водорода и аммиака.
5. Затем смесь водорода и аммиака пропускают через каталитический нейтрализатор, где аммиак отделяется от водорода.
6. Затем аммиак охлаждают и собирают.
7. Затем аммиак пропускают через скруббер для удаления любых примесей.
8. Затем очищенный аммиак пропускают через конденсатор, где он охлаждается и собирается.
9. Затем охлажденный аммиак пропускают через резервуар для хранения, где он хранится до тех пор, пока не будет готов к использованию.

Значение аммиака а народном хозяйстве

• Используя свои знания по биологии и неорганической химии, охарактеризуйте значение аммиака в народном хозяйстве.

Аммиак является важным соединением в народном хозяйстве благодаря широкому спектру применения. В сельском хозяйстве аммиак используется в качестве удобрения для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения плодородия почвы. В промышленности аммиак используется в качестве сырья для производства различных химикатов, в том числе азотной кислоты, мочевины и аммиачной селитры. Аммиак также используется в производстве пластмасс, взрывчатых веществ и фармацевтических препаратов. В энергетике аммиак используется в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания и в качестве охлаждающей жидкости на атомных электростанциях. Наконец, аммиак используется в водоподготовке для удаления примесей из воды и сточных вод.

Примеры обратимых процессов и принцип Ле Шателье

• Приведите примеры обратимых процессов из курсов физики и биологии основной школы. Объясните принцип Ле Шателье.

Обратимые процессы из базовой школьной физики:

- Упругие столкновения: при столкновении двух объектов общий импульс и кинетическая энергия системы сохраняются. Затем объекты изменят свое направление и продолжат движение в противоположном направлении.

Обратимые процессы из базовой школьной биологии:

- Осмос: диффузия молекул воды через полупроницаемую мембрану. Когда концентрация растворенных веществ одинакова по обе стороны мембраны, процесс осмоса обратим.

Принцип Ле Шателье гласит, что когда система находится в равновесии, любое изменение в системе вызовет сдвиг равновесия, чтобы противодействовать изменению. Этот принцип можно применить к обратимым процессам, так как система будет смещаться, чтобы восстановить равновесие.

Темы для рефератов

• Научная деятельность А. Л. Ле Шателье
• Биологическая роль и физиологическое действие аммиака
• Экологическая безопасность при производстве, транспортировке и применении аммиака.