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合成氨工业在国民经济中占有重要地位,现有80%的氨用来制造化肥,其余的作为生产其他化工产品的原料.下面是合成氨的简易流程图,试回答下列问题精英家教网
①合成氨所用的原料气是
 
、
 
.
②原料气中氮气来自
 
.
③原料气要进行彻底的净化,其主要目的是
 
.
④工业上,通常采用以
 
为主的催化剂,在400~500℃和10MPa~30Mpa的条件下合成氨.
⑤合成氨的转化率较低,通常约含15%(体积分数)的氨,为提高氨气的转化率,可采取的措施是
 
.
分析:①合成氨反应为N2+3H2?2NH3,所用的原料气是 氮气、氢气;
②根据氮气是空气的主要成分;
③工业上在合成氨的过程中,为防止催化剂中毒,必须对原料进行净化;
④为加快合成氨的反应速率,可使用以铁为主的催化剂;
⑤反应为N2+3H2?2NH3 △H<0,结合方程式的特点和影响化学平衡的条件解答.
解答:解:①合成氨所用的原料气是 氮气、氢气,故答案为:氮气、氢气;
②工业生产中,氮气来自空气,氢气来自水和碳氢化合物,故答案为:空气;
③工业上在合成氨的过程中,必须对原料进行净化,防止催化剂铁触媒中毒,而减小催化活性,故答案为:防止催化剂中毒;
④为加快合成氨的反应速率,可使用以铁为主的催化剂,故答案为:铁;
⑤反应为N2+3H2?2NH3 △H<0,正反应为放热而且气体体积减小,氨气易液化;提高转化率应使平衡向正反应方向移动,故可采取的措施有:加压、降温、及时分离出氨气,故答案为:加压、降温、及时分离出氨气.
点评:本题是一道化学和工业生产联系的题目,要求学生熟记工业合成氨的设备以及原料的选择来源方面等的知识,难度一般.
练习册系列答案
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合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义.其原理为:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol   据此回答以下问题:
(1)合成氨工业采取的下列措施中,不能用勒沙特列原理解释的是
②③
②③
(填序号).
①反应压强为20Mpa~50Mpa   ②500℃的高温    ③铁触媒作催化剂   ④将生成的氨液化并及时从体系中分离出来,未反应的N2、H2循环到合成塔中.
(2)一定条件下NH3的平衡体积分数随n(N2)变化如图所示(T-温度).则T2
<
<
T1(填>、=、<),判断的依据是:
合成氨反应是放热反应,温度升高,平衡向逆反应方向移动,NH3的体积分数下降,所以T1>T2
合成氨反应是放热反应,温度升高,平衡向逆反应方向移动,NH3的体积分数下降,所以T1>T2

(3)合成氨气所需的氢气可以由水煤气分离得到.涉及反应信息如下:
反应一:C(s)+H2O(g)?H2(g)+CO(g)   平衡常数K1
反应二:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)  平衡常数K2
①K1的表达式:K1=
c(H2)?c(CO)
c(H2O)
.
c(H2)?c(CO)
c(H2O)
.

②将一定量的H2O(g)和CO(g)分别通入到体积为1L的密闭容器中,在不同条件下进行反应,得到以下三组数据:
实验组别 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
H2O CO H2 CO
1 650 1 2 0.8 1.2 5
2 900 0.5 1 0.2 0.8 3
3 T a b c d t
(Ⅰ)实验1中,用CO2表示反应开始到平衡的平均反应速率为
0.16 mol?L-1?min-1
0.16 mol?L-1?min-1

(Ⅱ) 在实验3,当a=0.5、b=1时,要使c、d数据与实验2相同,且t<3,可以采取的措施为
D
D
(填序号)
A.其它条件不变温度T<900℃B.其它条件不变温度T>900℃
C.充入一定量氖气                    D.使用高效催化剂
(Ⅲ)对于反应二,当升高温度时K2
减小
减小
(填“增大”、“减小”或“不变”).

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