Question

（14分）合成氨是人類科學技術上的一項重大突破。

（1）NH3經一系列反應可以得到HNO3和NH4NO3。

II中，2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。在其他條件相同時，分別測得NO的平衡轉化率在不同壓強（P1、P2）下隨溫度變化的曲線如下圖）。

①隨溫度升高，該反應平衡向__________（選填“正反應”或“逆反應”）方向移動。

②比較P1、P2的大小關系：______________。

（2）一種工業(yè)合成氨的簡易流程圖如下：

步驟II中制氫氣原理如下：

a．CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H = +206.4 kJ/mol

b．CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H = —41.2 kJ/mol

①對于反應a而言，增大CH4的濃度，達新平衡時H2的體積分數(shù)_ _ __增大（選填“一定”或“不一定”）。

②利用反應b，將CO進一步轉化，可提高H2產量。若在500 ℃時，把等濃度的CO和H2O(g)充入反應容器，達到平衡時c(CO)＝0.005 mol·L－1、c(H2)＝0.015 mol·L－1，則CO的平衡轉化率為 。

③上述流程圖中，使合成氨放出的熱量得到充分利用的主要步驟是（填序號） ，④簡述一種本流程中可以提高合成氨原料總轉化率的方法 。

 

Answer 1

19．（14分）（1）①逆反應 ②P2>P1 （2）①不一定 ②3/4或75% （3分）

③Ⅳ ④對原料氣加壓（或分離液氨后，未反應的N2、H2循環(huán)使用 ）（3分）

【解析】

試題分析：(1)①由圖像可知，隨溫度升高，NO的平衡轉化率降低，說明該反應平衡向逆反應方向移動，2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，增大壓強，平衡正向移動，NO的平衡轉化率升高，所以P2>P1；

（2）①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H = +206.4 kJ/mol增大 CH4的濃度，達新平衡時H2的體積分數(shù)不一定增大，②設CO的轉化量為x CO + H2O CO2 + H2

開始量（mol）0.02

轉化量（mol） x x x x

平衡量（mol）0.005 0.015 0.015

可得CO轉化率=0.015mol÷0.02mol×100%=75%

③上述流程圖中，使合成氨放出的熱量得到充分利用的主要步驟是Ⅳ；④提高合成氨原料總轉化率方法是使合成氨平衡正向移動，所以對原料氣加壓或分離液氨后，未反應的N2、H2循環(huán)使用 。

考點：考查合成氨的工藝流程。