摘要:166.A在合成氨反应中.进入合成塔的气体体积比为N2∶H2∶NH3=6∶18∶1.从合成塔出来的气体体积比为N2∶H2∶NH3=9∶27∶8.则H2的转化率为 .
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合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义.
(1)向合成塔中按物质的量之比l:4充入N2、H2进行氨的合成,图A为T℃时平衡混合物中氨气的体积分数与压强(p)的关系图.

①图A中氨气的体积分数为15%时,H2的转化率为
②图B中T=450℃,则温度为500℃时对应的曲线是
(2)合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得,反应的热化学方程式为
CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H>0,一定温度下,在体积为2L的恒容容器中发生上述反应,各物质的物质的量变化如表:
①分析表中数据,判断5min时反应是否处于平衡状态?
②该温度下,上述反应的平衡常数K=
③反应在7~10min内,CO的物质的量减少的原因可能是
a.减少CH4的物质的量 b.降低温度 c.升高温度 d.充入H2
④若第7分钟时将容器压缩至1L,请在图C所示坐标系中画出从第7分钟到第11分钟建立新平衡时甲烷浓度随时间的变化曲线.
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(1)向合成塔中按物质的量之比l:4充入N2、H2进行氨的合成,图A为T℃时平衡混合物中氨气的体积分数与压强(p)的关系图.
①图A中氨气的体积分数为15%时,H2的转化率为
24.46%
24.46%
.②图B中T=450℃,则温度为500℃时对应的曲线是
a
a
(填“a”或“b”).(2)合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得,反应的热化学方程式为
CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H>0,一定温度下,在体积为2L的恒容容器中发生上述反应,各物质的物质的量变化如表:
| 时间/min | CH4(mol) | H2O(mol) | CO(mol) | H2(mol) |
| 0 | 0.40 | 1.00 | 0 | 0 |
| 5 | x1 | 0.80 | x2 | 0.60 |
| 7 | 0.20 | y1 | 0.20 | y2 |
| 10 | 0.21 | 0.81 | 0.19 | 0.64 |
是
是
(填“是”或“否”),前5min反应的平均反应速率v(CH4)=0.02mol?L-1?min-1
0.02mol?L-1?min-1
.②该温度下,上述反应的平衡常数K=
0.0675
0.0675
.③反应在7~10min内,CO的物质的量减少的原因可能是
d
d
(填字母).a.减少CH4的物质的量 b.降低温度 c.升高温度 d.充入H2
④若第7分钟时将容器压缩至1L,请在图C所示坐标系中画出从第7分钟到第11分钟建立新平衡时甲烷浓度随时间的变化曲线.
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 |
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”).
合成氨的温度和压强通常控制在500 ℃以及2×107~5×107 Pa的范围,且进入合成塔的N2和H2的体积比为1∶3,经科学实验测定,在相应条件下反应所得NH3的平衡浓度(体积百分比)如下表所示:
| 2×107 Pa | 5×107 Pa |
500 ℃ | 19.1 | 42.2 |
而实际从合成塔出来的混合气体中含氨约为15%,这表明( )
A.表中所测数据有明显误差
B.生产条件控制不当
C.氨的分解速率大于预测值
D.合成塔中的反应并未达平衡
合成氨工业的主要反应为:N2(g) +3H2(g)
2NH3(g) △H<0,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________,B________;沿X路线进入压缩机的物质是________。
(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________。
(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________________;在合成塔中及时分离出氨气的目的是________________。
(4)工业合成氨的反应为:N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g) △H<0,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________。
(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?_____________________________________
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(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________。
(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________________;在合成塔中及时分离出氨气的目的是________________。
(4)工业合成氨的反应为:N2(g) + 3H2(g)
(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?_____________________________________
合成氨的温度和压强通常控制在约
C
和H
的体积比为1:3,经科学测定,在相应条件下,N
和H
反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如下表所示。而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%,这表明
| 200atm | 600atm |
| 19.1% | 42.2% |
A、表中所测数据有明显误差 B、生产条件控制不当
C、氨的分解速率大于预测值 D、合成塔中的反应并未达平衡
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