3. 工业上合成氨的适宜条件:
主要依据:(a)提高反应速率;(b)催化剂在该温度活性最高
练习1:图示为工业合成氨简易流程图:
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I、对于合成氨工业的设计原则,有人简单地用四个字来概括:多、快、省、绿、请你仿照例子用化学术语来进行解释:
(1)多:尽可能使合成氨反应达到较高的反应限度。
(2)快:______________。
要做到以上两点,在其中一个条件的设置上正好是两个相互矛盾的方面,综合考虑后选择了一个“适宜”的条件,这个“适宜”的条件是______________。
(3)省:省钱!(从经济利益考虑)对该过程可以主要从上图中第____个过程来实现,该过程是通过提高____来“省钱”的。工业制硫酸中也有这个过程。另外,设置热交换器也可以对余热进行回收利用,热交换器中两种气体的流向采用____原理。
(4)绿:符合环保精神,尽量减少或无工业三废废水、废气、废渣的排放。
Ⅱ、合成氨所需的原料气制备,其中氮气的制备可以用(填一种方法)____,氢气的制备可以用甲烷与水蒸气在一定条件下反应,生成二氧化碳和氢气,则1m3甲烷理论上能生成氢气_________L。原料气要进行彻底的净化,其主要目的是_________。
例1:将N2和H2混和,使其在一定条件下发生反应并达到平衡。根据表中数据回答有关问题:
|
浓度 物质
|
N2 |
H2 |
NH3 |
|
起始(摩/升) |
a |
6 |
0 |
|
转化(摩/升) |
b |
c |
d |
|
平衡(摩/升) |
1 |
e |
3 |
(1)表中a=____, b=____, c=____, d=_____, e=____。
(2)若反应经3分钟达到平衡,则反应速度v(N2)=_____。
(3)氮气的转化率是____。
(4)该体系的起始状态和平衡状态的压强比(体积、温度不变)是____。
例2.(04,全国Ⅰ)(16分)恒温下,将a molN2与b mol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
(1)若反应进行到某时刻t时,nt(N2)=13 mol,nt(NH3)=6 mol,计算a的值。
(2)反应达平衡时,混合气体的体积为716.8L(标况下),其中NH3的含量(体积分数)为25%。计算平衡时NH3的物质的量。
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写最简整数比,下同),n(始):n(平)= 。
(4)原混合气体中,a:b= 。
(5)达到平衡时,N2和H2的转化率之比,α(N2): α(H2)= 。
(6)平衡混合气体中,n(N2):n(H2): n(NH3)= 。