压缩弹簧和硫酸反应，弹性势能转换成了什么？
压缩弹簧和硫酸反应，弹性势能转换成了弹簧。众所周知，金属铁可以与硫酸反应，在反应过程中，铁逐渐溶解，形成硫酸亚铁和氢气。根据这样一种现象我们会思考这样一个问题：如果一根弹簧的自然伸长量与一根弹簧的规格相同，但压缩后的弹簧分别在两杯不同参数的硫酸溶液中反应，最终得到的产物会是一样的，那么压缩后的弹簧比未压缩的弹簧在哪里额外的弹性势能呢？
我们知道，没有实验现象可以打破能量守恒定律，所以这部分弹性势能必须转化为其他形式的能量，那么这部分弹性势能转化为什么呢？在回答这个问题之前，我们需要从弹簧弹性势能的性质开始。对于高中理科学生来说，这两张图片应该非常熟悉，所以我们可以用它们来解释这个问题。
当铜弹簧被压缩时，铜原子之间的间隙在微观水平上减小，并在微观水平上产生斥力。斥力的合力是弹簧的拉伸张力。铜原子之间的平均距离小于R0，分子势能（铜原子）为正。弹簧放入硫酸中压缩，压缩固定。但它并没有说明弹簧是如何固定的。事实上，无论固定物体是如何固定的，固定物体必须受到与弹簧相同的大小和相反的力。你可以用夹具，你可以用绳子。当它们将弹簧固定到位时，也会变形。
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硫酸的分子结构：
硫酸分子是中心原子是S原子 ，它以sp3杂化的方式和其周围的四个氧原子结合 ，如果仅仅是氧原子，则这样就是等性杂化，四个氧原子等价度等距分布在硫原子的空间，键角是109度28分，其结构类别向甲烷分子，仅仅是硫原子代替碳原子，氧原子代替了氢原子，硫酸根就是这样的结构，但由于硫酸分子不是四个简单的四个氧原子，而是两个羟基和两个氧原子，它们之间有相互排斥作用，这样由于氧原子之间的排斥的作用大于羟基之间的排斥作用，所以从分子内能近可能最低的原则，使两个氧原子的距离和键角加大，而两个个羟基之间的键角被压缩，是硫原子的杂化变成不等性杂化，使硫酸分子属于极性分子， 可以这样想象 ，一个变形的立方体 ，硫原子在一个变形的立方体中间 ，注意不是集合中心，两个氧原子和两个羟基分布在这个立方体的四个顶点，间隔分布。氧原子和硫原子的间距小一些，羟基和硫原子的间距大一些。在溶液中由于两个强院子的电离离去 ，分子变成宋结构的离子 硫酸根 ，这个离子就变成等价的杂化结构，四个氧原子的连线就是正四面体，他们的空间关系可以向一个硫原子在圆心，四个氧原子分布在球面上
②但是压强越大，对设备的要求高、压缩H2和N2所需要的动力大，因此选择压强应符合实际科学
技术。
温度怎么选择？
① 因为正反应方向是放热的反应，所以降低温度有利于平衡正向移动。
② 可是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需要的时间越长，因此温度也不宜太低。 ③ 催化剂要在一定温度下催化活性最大。
综合以上因素:实际生产中温度一般选择在700K左右（主要考虑催化剂的活性）。 3、用不用催化剂？
经济效益和社会效益要求化学反应速度要快， 原料的利用率要高，单位时间的产量要高。
实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂（铁触媒），它在700K时活性最高。
温度怎么选择？
① 因为正反应方向是放热的反应，所以降低温度有利于平衡正向移动。
② 可是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需要的时间越长，因此温度也不宜太低。 ③ 催化剂要在一定温度下催化活性最大。
综合以上因素:实际生产中温度一般选择在700K左右（主要考虑催化剂的活性）。 3、用不用催化剂？
经济效益和社会效益要求化学反应速度要快， 原料的利用率要高，单位时间的产量要高。
实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂（铁触媒），它在700K时活性最高。
实验室制浓硫酸：给硫酸亚铁加强热，将分解出的SO3溶解于水。重点在压缩溶液。
工业制浓硫酸：燃烧硫或金属硫化物等原料来制取二氧化硫。使二氧化硫在适当的温度后催化剂的作用下氧化成三氧化硫，再使三氧化硫跟水化合生成硫酸。
合成氨的工艺流程
(1)原料气制备 将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。
(2)净化 对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。
① 一氧化碳变换过程
在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下：
CO+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ
由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温变换，将CO含量降至0.3%左右。因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。
② 脱硫脱碳过程
各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。
粗原料气经CO变换以后，变换气中除H2外，还有CO2、CO和CH4等组分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。
一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法，MEA法等。 4
③ 气体精制过程
经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和CO2。为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定CO和CO2总含量不得大于10cm3/m3(体积分数)。因此，原料气在进入合成工序前，必须进行原料气的最终净化，即精制过程。
目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。深冷分离法主要是液氮洗法，是在深度冷冻(<-100℃)条件下用液氮吸收分离少量CO，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气，深冷净化法通常与空分以及低温甲醇洗结合。甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数)一般应小于0.7%。甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(CO+CO2)含量脱除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性气体CH4的含量。甲烷化反应如下：
CO+3H2→CH4+H2O =-206.2kJ/mol 0298HΔ
CO2+4H2→CH4+2H2O =-165.1kJ/mol 0298HΔ
(3)氨合成 将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下：
N2+3H2→2NH3(g) =-92.4kJ/mol
