Question

合成氨尿素工业生产过程中涉及的物质转化过程如下图所示。

 

(1)天然气在高温、催化剂作用下与水蒸气反应生成H2和CO的化学方程式为___________________________________。

(2)在合成氨生产中，将生成的氨气及时从反应后的气体中分离出来。运用化学平衡的知识分析这样做是否有利于氨的合成，说明理由：___________。

(3)下图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气、氢气的体积比为1：3时，平衡混合物中氨的体积分数。

 

①若分别用vA(NH3)和vB(NH3)表示从反应开始至平衡状态A、B时的化学反应速率，则vA(NH3)________vB(NH3)(填“>”、“<”或“＝”)。

②在相同温度下，当压强由p1变为p3时，合成氨反应的化学平衡常数________(填“变大”、“变小”或“不变”)。

③在250°C、1.0×104kPa下，H2的转化率为________%(计算结果保留小数点后1位)。

 

Answer 1

(1)CH4＋H2O(g)CO＋3H2

(2)移走氨气，减小生成物浓度，平衡右移，有利于氨的合成

(3)①<　②不变　③66.7

【解析】(1)由原子守恒可写出：CH4＋H2O(g) CO＋3H2。(2)从反应体系中移走氨气，减小了生成物浓度，平衡向右移动，利于NH3生成。(3)化学平衡常数只和温度有关，改变压强，化学平衡常数不变。由图示可知250°C、1.0×104 kPa时，平衡混合物中NH3占50%，设N2的转化量为x，则：

N2　＋　3H22NH3

起始： 1 3 0

转化： x 3x 2x

平衡： 1－x 3－3x 2x

即： ×100%＝50%，解得x＝2/3，

故a(H2)＝ ×100%≈66.7%。