Question

化学是人类进步的关键，化学为人类的生产、生活提供了物质保证．氮的化合物是重要的化工原料，在工农业生产中有很多重要应用．工业上合成氨的流程示意图如图：

回答下列问题：
（1）25℃时合成氨反应热化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），△H=-92.4kJ/mol． 在该温度时，取1molN₂和3molH₂放在密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量总是小于92.4kJ．其原因是

 

．
（2）原料氢气的来源是水和碳氢化合物，写出工业生产中分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式：

 

、

 

．
（3）设备B的名称

 

，其中m和n是两个通水口，入水口是

 

（填“m”或“n”），
不宜从相反方向通水的原因

 

．
（4）设备C的作用是

 

．
（5）为了提高其产量，降低能耗，近年有人将电磁场直接加在氮气与氢气反应的容器内，在较低的温度和压强条件下合成氨，获得了较好的产率．从化学反应本质角度分析，电磁场对合成氨反应的作用是

 

；与传统的合成氨的方法比较，该方法的优点是

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的调控作用,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据合成氨的反应为可逆反应，反应物不可能完全转化成生成物判断该反应放出的热量；
（2）利用碳或甲烷和水蒸气在高温下反应生成氢气和一氧化碳；
（3）从A中出来的混合气体进入冷却塔冷凝，为了达到最佳冷凝效果，高温气体从冷凝塔上端进入，冷却水从下端进入；
（4）C是分离塔，在分离塔内将液氨和未反应的原理气体分离，原料可循环利用；
（5）根据化学反应的本质是旧键的断裂和新键的形成分析；从温度和压强的角度考虑．

解答： 解：（1）由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），△H=-92.4kJ/mol可知，生成2mol氨气放出92.4kJ热量，l molN₂和3molH₂放在密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，由于可逆反应不可能完全转化，所以生成氨气的物质的量小于2mol，放出的热量小于92.4kJ；
故答案为：该反应是可逆反应，原料气不可能完全反应；
（2）碳和水蒸气反应方程式：C+H₂O

高温  .

CO+H₂，甲烷和水蒸气反应方程式：CH₄+H₂O

高温  .

CO+H₂，
故答案为：C+H₂O

高温  .

CO+H₂；CH₄+H₂O

高温  .

CO+H₂；
（3）混合气体进入冷却塔冷凝，冷凝水从下口进入上口排除，逆向冷凝效果更好，
故答案为：冷凝器；n；高温气体从冷凝塔上端进入，冷却水从下端进入，逆向冷凝效果更好；
（4）C是分离塔，在分离塔内将液氨和未反应的原理气体分离，
故答案为：在分离塔内将液氨和未反应的原理气体分离；
（5）在电磁场的作用下氮氮三键更容易断裂，降低了反应所需要的能量，反应更容易进行；传统的合成氨的条件是高温、高压，该方法的优点是低温、低压，这样就节约了能源、降低了对设备的要求，
故答案为：在电磁场的作用下氮氮三键更容易断裂，降低了反应所需要的能量，反应更容易进行；节约了能源、降低了对设备的要求．

点评：本题考查了工业合成氨工艺的流程，题目难度较大，培养了学生分析问题的能力和解决问题能力，注意把握反应的原理．