Question

【题目】合成氨工业在国民生产中有重要意义。回答下列问题：

（1）在恒温恒压条件下，在装置中发生合成氨的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ，下列说法正确的是（______）（填字母）

A.气体体积不再变化，则已经平衡

B.气体密度不再变化，可能尚未达到平衡

C.平衡后，向装置中通入氩气，压强不变，平衡不移动

D.平衡后，压缩体积，则生成更多的氨气

E.催化剂可以提高生产氨气的产率

（2）N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH = —92.0 kJ·mol－1，恒容时，体系中各物质浓度随时间变化曲线如图1所示。

①25min时采取的措施是 _______________________________ 。

②三个时间段分别是改变一个条件引起的平衡移动，平衡时平衡常数KⅠ、KⅡ、KⅢ的大小关系 __________________。

③在实际工业生产中和①中措施的目的相同的其他措施还有 _____________________（写两条）

（3）①合成氨工艺生产中间环节产生的CO会导致催化剂中毒，常用铜液[醋酸二氨合铜（Ⅰ）、氨水]吸收，Cu(NH3)2Ac + CO + NH3 [Cu(NH3)3CO]Ac ΔH<0。简述吸收CO及铜液再生的操作步骤（注明吸收和再生的条件）__________________________________________________________________________

②如果要提高上述反应的反应速率，且提高氨气的转化率，可采取的措施有（______）

a. 加压 b.加催化剂 c.升温 d.及时移走产物

（4）①用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应为：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g) ΔH<0。已知该反应的v (正)=k(正)c2(NH3)c(CO2)，v (逆)=k(逆)c(H2O)，k(正)和k(逆)为速率常数，则平衡常数K与k(正)、k(逆)的关系式是__________________

②实际生产中，原料气带有水蒸气，图2表示CO2转化率与氨碳比、水碳比的变化关系。

a. 曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是_______________。

b.测得B点氨的转化率为40%，则X1= _________________ 。

Answer 1

【答案】AD将N2从反应体系中分离出去KⅢ >KⅠ=KⅡ高压、原料气循环利用低温加压下吸收CO，然后将铜洗液转移至另一容器中，高温低压下释放CO，然后将铜洗液循环利用aK=k(正)/k(逆)Ⅲ3

【解析】

(1)A.恒温恒压下，气体摩尔体积相同，由于n=V/Vm，则气体体积不再变化，就是气体的总物质的量不再变化，说明反应已达平衡，故A正确；

B.气体密度等于气体质量除以气体总体积，根据质量守恒定律可知气体质量始终不变，若气体密度不再变化，则气体总体积不变，即气体的总物质的量不变，说明反应已达平衡，故B错误；

C.平衡后充入稀有气体，维持恒温恒压，必须增大容器容积，其实质是减小压强，平衡向逆反应方向移动，故C错误；

D.平衡后，压缩装置，缩小容器容积，其实质是增大压强，平衡向正反应方向移动，故D正确；

E.催化剂不能使平衡发生移动，只能加快反应速率，缩短到达平衡的时间，故不能提高生产氨气的产率，故E错误。

因此，本题正确答案是：AD；

(2)①25 min时氨气的物质的量迅速变为0，而氮气、氢气的物质的量不变，之后氮气、氢气的物质的量逐渐减小，氨气的物质的量逐渐增大，说明25 min时改变的条件是将NH3从反应体系中分离出去；

②根据以上分析，25 min时改变的条件是将NH3从反应体系中分离出去，45 min时改变的条件时，氮气、氢气和氨气浓度都没变，之后氮气和氢气减小，氨气增加，说明平衡正向移动，平衡常数增大，是降低温度的结果，由于平衡常数只与温度有关，所以平衡常数KⅢ >KⅠ=KⅡ；

③在实际工业生产中和①中措施的目的相同的其他措施还有高压、原料气循环利用等；

因此，本题正确答案是：将N2从反应体系中分离出去；KⅢ >KⅠ=KⅡ；高压、原料气循环利用；

(3)①吸收CO后的乙酸铜氨溶液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，依据Cu(NH3)2Ac + CO + NH3 [Cu(NH3)3CO]Ac ΔH<0，是气体体积减小的放热反应，可知再生的适宜条件是高温低压；

②如果要提高上述反应的反应速率，且提高氨气的转化率，可采取的措施是加压，故选a，

因此，本题正确答案是：低温加压下吸收CO，然后将铜洗液转移至另一容器中，高温低压下释放CO，然后将铜洗液循环利用；a；

(4)①2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)，已知该反应的v (正)=k(正)c2(NH3)c(CO2)，v (逆)=k(逆)c(H2O)，平衡时，v (正)= v (逆)，则k(正)c2(NH3)c(CO2)= k(逆)c(H2O)，k(正)/ k(逆)= c(H2O)/ c2(NH3)c(CO2)=K，

②a.氨碳比相同时曲线Ⅰ对应二氧化碳的转化率大，相应的水碳比较小，所以曲线Ⅲ对应的水碳比最大；

b.由题意可知：

2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)

起始量 x1 1

变化量 2a a

即100%=40%，100%=60%，则x1=3。

因此，本题正确答案是：K=k(正)/k(逆) ；Ⅲ； 3。