题目内容

下图是合成氨的简要流程示意图。按x路线进入合成塔的是

A.N2和H2                        B.H2                             C.N2                                   D.催化剂

解析:从合成塔中出来的混合气体经冷凝分离出液氨后剩下N2和H2

答案:A

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【选修-化学与技术】合成氨工业的主要反应为:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<O,下图是合成氨的简要流程示意图:
(1)写出设备A、B的名称:A
热交换器
热交换器
,B
合成塔
合成塔
;沿X路线进入压缩机的物质是
N2和H2
N2和H2

(2)原料气往往混有CO、NH3等杂质,在进入合成塔之前需净化,净化的原因是
防止催化剂中毒
防止催化剂中毒

(3)氮、氢混合气体送入合成塔前要通过压缩机压缩的原因是
增大压强,加快反应速率,使平衡朝生成NH3的方向进行
增大压强,加快反应速率,使平衡朝生成NH3的方向进行
;在合成塔中及时分离出氨气的目的是
减小生成物的浓度,使平衡朝生成NH3的方向进行
减小生成物的浓度,使平衡朝生成NH3的方向进行

(4)工业合成氨的反应为:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<O,当压强为30MPa,温度为500℃时,在容积为1L的密闭容器中充入1molN2和3molH2,反应达到平衡时NH3的体积分数为20%,求此时的平衡常数
0.083
0.083

(5)合成塔从上到下将催化剂分成四层,在层与层之间冷激气(冷的原料气)和反应气混合,请问这样设计的原因是什么?
冷激气与每一层的反应混合气及时进行热交换,既预热原料气,又保证反应混合气的温度控制在500℃左右,使每一层的催化剂都能起到最大的催化作用
冷激气与每一层的反应混合气及时进行热交换,既预热原料气,又保证反应混合气的温度控制在500℃左右,使每一层的催化剂都能起到最大的催化作用
氨在国民经济中占有重要的地位,2008年,我国氨产量接近500万吨.下图是合成氨的简要流程.

(1)下表是空气中部分气体的沸点.将空气液化加热分馏,依据下表数据判断,最先气化得到的气体是
氦气
氦气

气体名称 氨气 氧气 氦气 氖气 氩气 氪气 氚气
沸点/℃ -196 -183 -269 -264 -186 -153 -108
(2)天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气.下表是某合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗.
原料 天然气 重油
相对投资费用 1.0 1.5 2.0
能量消耗/J?t-1 28×109 38×109 48×109
①依据上表信息,你认为采用
天然气
天然气
为原料最好.
②请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式:
CH4+H2O
 催化剂 
.
高温
CO+3H2
CH4+H2O
 催化剂 
.
高温
CO+3H2

③已知C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为:
C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-394kJ?mol-1
2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566kJ?mol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-484kJ?mol-1
试写出由C于水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131kJ?mol-1
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131kJ?mol-1

(3)下表是在某种催化剂作用下用体积比为1:3的氮、氢混合气反应应达到平衡时的一些实验数据.
NH3含量%
压强/MPa


温度/℃
0.1 10 20 30 60 100
200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8
300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8
500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
①依据表中数据判断,合成氨反应N2+3H22NH3的△H
(填“>”、“<”或“无法判断”)0,请简要说明理由
相同条件下,升高温度,NH3含量减小,平衡左移,逆反应吸热,正反应放热
相同条件下,升高温度,NH3含量减小,平衡左移,逆反应吸热,正反应放热

②该反应的化学平衡常数表达式为
c2(NH3)
c(N2)?c3(H2)
c2(NH3)
c(N2)?c3(H2)

③在300℃、10MPa下,合成氨反应达到平衡时,混合气体的体积是反应开始时的
0.66
0.66
倍.

(11分)氨在国民经济中占有重要的地位,2008年,我国氨产量接近500万吨。下图是合成氨的简要流程。

   (1)天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气。下表是某合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗。

原料[

天然气

重油

相对投资费用

1.0

1.5

2.0

能量消耗/J·t—1

28109

38109

48109

①依据上表信息,你认为采用         为原料最好。

②请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式:                         

③已知C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为:

C(s)+O2(g)===CO2(g)       △H=-394kJ·mol—1; 

2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)△H=-566kJ·mol—1

2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) △H=-484 kJ·mol—1

试写出由C与水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式             

(2)下表是在某种催化剂作用下用体积比为1:3的氮、氢混合气反应应达到平衡时的一些实验数据。

①依据表中数据判断,合成氨反应N2+3H2NH3的△H      0(填“>”、“<”或“无法判断”,请简要说明理由                     

②该反应的化学平衡常数表达式为                 

③在300℃、10MPa下,合成氨反应达到平衡时,混合气体的体积是反应开始时的         倍。

 

(11分)氨在国民经济中占有重要的地位,2008年,我国氨产量接近500万吨。下图是合成氨的简要流程。

   (1)天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气。下表是某合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗。

原料[

天然气

重油

相对投资费用

1.0

1.5

2.0

能量消耗/J·t—1

28109

38109

48109

①依据上表信息,你认为采用         为原料最好。

②请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式:                         

③已知C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为:

C(s)+O2(g)===CO2(g)       △H=-394kJ·mol—1; 

2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)△H=-566kJ·mol—1

2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) △H=-484 kJ·mol—1

试写出由C与水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式             

(2)下表是在某种催化剂作用下用体积比为1:3的氮、氢混合气反应应达到平衡时的一些实验数据。

①依据表中数据判断,合成氨反应N2+3H2NH3的△H       0(填“>”、“<”或“无法判断”,请简要说明理由                     

②该反应的化学平衡常数表达式为                 

③在300℃、10MPa下,合成氨反应达到平衡时,混合气体的体积是反应开始时的          倍。

 

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