题目内容

“增大压强,从化学反应速率和化学平衡两个方面都对合成氨有利,故可无限制地增大压强.”这种说法是否可取?

答案:
解析:

从合成氨的反应特点来看,增大压强确实可以增大化学反应速率和反应物转化率,所以从理论上讲,合成氨时压强越大越好.但在实际生产中,压强越大,需要的动力就越大,对材料的强度和设备的制造要求也越高,这将会大大增加生产的投入,并可能降低综合经济效益.目前合成氨生产中,为耐高压,合成塔的钢板厚度已达10 cm左右,如果无限制地增大压强,H2就会穿透如此厚的钢板而泄漏.因而实际工业生产中条件的选择要在理论指导下,密切联系实际条件(如动力、材料、设备等),从而选择合适的条件


练习册系列答案
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(2012?浙江)甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整.向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气,发生的主要化学反应有:
反应过程 化学方程式 焓变△H(kJ/mol) 活化能Ea(kJ/mol)
甲烷氧化 CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) -802.6 125.6
CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g) -322.0 172.5
蒸汽重整 CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) 206.2 240.1
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) 165.0 243.9
回答下列问题:
(1)反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的△H=
-41.2
-41.2
kJ/mol.
(2)在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率
小于
小于
甲烷氧化的反应速率(填大于、小于或等于).
(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作KP),则反应CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)的KP=
p3(H2)?P(CO)
P(CH4)?P(H2O)
p3(H2)?P(CO)
P(CH4)?P(H2O)
;随着温度的升高,该平衡常数
增大
增大
(填“增大”、“减小”或“不变”).
(4)从能量角度分析,甲烷自热重整方法的先进之处在于
放热的甲烷氧化反应为吸热的蒸气重整提供能量
放热的甲烷氧化反应为吸热的蒸气重整提供能量

(5)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如图1、图2:

①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%,以下条件中最合适的是
B
B

A.600℃,0.9MpaB.700℃,0.9MPaC.800℃,1.5MpaD.1000℃,1.5MPa
②画出600℃,0.1Mpa条件下,系统中H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始计时)的变化趋势示意图(如图3):
(6)如果进料中氧气量过大,最终导致H2物质的量分数降低,原因是
导致生成的氢气和氧气反应
导致生成的氢气和氧气反应
以煤为原料,经化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业叫煤化工.
(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气.反应为:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)△H=+131.3kJ?mol-1
①该反应在高温下
自发进行(填“能”或“不能”)
②恒温下,在容积不变的密闭容器中,进行如上可逆反应.一段时间后,下列物理量不发生变化时,能表明该反应已达到平衡状态的是:
D
D

Ⅰ混合气体的密度;Ⅱ容器内气体的压强;Ⅲ混合气体的总物质的量,ⅣCO物质的量浓度
A.只有Ⅳ.
B只有Ⅰ和Ⅳ
C.只有Ⅱ和Ⅲ
D.只有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ
(2)水煤气再进一步反应可制取氢气.反应为H2O(g)+CO(g)?H2(g)+CO2(g),某温度下该反应的平衡常数K=4/9.该温度下在甲、乙、丙三个恒温密闭容器中,只投入H2(g)和CO2(g),其起始浓度下表所示.下列判断不正确的是
C
C

起始浓度
c(H2)/mol/L  0.010 0.020 0.020
c(CO2)/mol/L  0.010 0.010 0.020
A.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应最慢
B.平衡时甲中和丙中的H2的转化率均是60%
C.平衡时,丙中的c(CO2)是甲中的2倍,是0.102mol/L
D.平衡时,乙中的CO2的转化率大于60%
(3)目前工业上有一种方法是用CO2来制取甲醇.一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),下图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ?mol-1)的变化.在体积为1L的恒容密闭容器中,冲入1molCO2和3molH2
①下列措施中能使平衡混合物中c(CH3OH))增大的是
CD
CD

A.升高温度
B.冲入He(g)使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离出来
D.再冲入1molCO2和3molH2
②在温度T1时,当反应达到平衡时,测得n(H2)=2.4mol;其他条件不变,在温度T2时,当反应达到平衡时,测得n(CO2)=0.82mol,则得T1
T2(填“>”、“<”或“=”)
(4)在一定条件下科学家从烟道气中分离出CO2与太阳能电池电解水产生的H2合成甲醇(常温下为液体).CH3OH、H2的燃烧热分别为:△H=-725.5kJ/mol、△H=-285.5kJ/mol
①写出工业上以CO2、H2合成CH3OH和液态水的热化学方程式:
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-131.9kJ/mol
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-131.9kJ/mol

②该转化的积极意义是
可降低温室效应和弥补资源短缺
可降低温室效应和弥补资源短缺

有人提出,可以设计反应CO2=C+O2(△H>0、△S<0)来消除CO2对环境的影响.请你判断是否可行并说出理由:
不可行,该反应是一个焓增、熵减的反应,所以不能自发进行
不可行,该反应是一个焓增、熵减的反应,所以不能自发进行

甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气,发生的主要化学反应有:

反应过程

化学方程式

焓变△H(kJ/mol)

活化能Ea(kJ/mol)

甲烷氧化

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

-802.6

125.6

CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g)

-322.0

172.5

蒸汽重整

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)

206.2

240.1

CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)

165.0

243.9

回答下列问题:

(1)反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的H=     kJ/mol。

(2)在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率   甲烷氧化的反应速率(填大于、小于或等于)。

(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作KP),则反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的KP             

随着温度的升高,该平衡常数      (填“增大”、“减小”或“不变”)。

(4)从能量角度分析,甲烷自热重整方法的先进之处在于             

(5)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图:

①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%,以下条件中最合适的是 

A.600℃,0.9Mpa   B.700℃,0.9MPa   C.800℃,1.5Mpa   D.1000℃,1.5MPa

②画出600℃,0.1Mpa条件下,系统中H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始计时)

的变化趋势示意图:

(6)如果进料中氧气量过大,最终导致H2物质的量分数降低,原因是       

甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整.向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气,发生的主要化学反应有:
反应过程化学方程式焓变△H(kJ/mol)活化能Ea(kJ/mol)
甲烷氧化CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)-802.6125.6
CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g)-322.0172.5
蒸汽重整CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)206.2240.1
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)165.0243.9
回答下列问题:
(1)反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的△H=______kJ/mol.
(2)在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率______甲烷氧化的反应速率(填大于、小于或等于).
(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作KP),则反应CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)的KP=______;随着温度的升高,该平衡常数______(填“增大”、“减小”或“不变”).
(4)从能量角度分析,甲烷自热重整方法的先进之处在于______.
(5)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如图1、图2:

①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%,以下条件中最合适的是______.
A.600℃,0.9MpaB.700℃,0.9MPaC.800℃,1.5MpaD.1000℃,1.5MPa
②画出600℃,0.1Mpa条件下,系统中H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始计时)的变化趋势示意图(如图3):
(6)如果进料中氧气量过大,最终导致H2物质的量分数降低,原因是______.

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