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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:208 题号:20720378
合成氨是人工固氮最重要的途径。合成氨反应为:
请回答:
(1)该反应能自发进行的条件是___________
(2)现代常用工艺条件以Fe作催化剂,一定压强下,控制温度500℃,反应历程为(*表示吸附态)
化学吸附:(速率慢);(速率快)
表面反应:(速率快)
脱附:(速率快)
关于合成氨工艺的下列理解,正确的是___________。
A.控制温度远高于室温,是为了提高平衡转化率
B.原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生
C.不断将液氨移去,利于反应正向进行同时提高正反应速率
D.实际生产中,N2适度过量有利于提高H2的转化率同时有利于提高整体反应速率

(3)为降低合成氨的能耗,我国科学家提出使用M-LiH复合催化剂,催化效果如图1所示。若一定压强下,以相同的投料,500℃用Fe作催化剂和350℃用Fe-LiH作催化剂,氨气的产率随时间变化如图2。请在图2中画出相同压强下350℃用Cr-LiH作催化剂氨气的产率随时间变化的曲线___________

(4)压强为20MPa下,以(x代表物质的量分数)进料,反应达平衡时氮气的转化率与温度的结果如下图3中曲线b所示。

①若保持压强不变,以进料,则平衡时氮气的转化率与温度的结果是曲线___________(填“a”或“c”)。判断的依据是___________
②若保持压强不变,当平衡时,则该温度下,反应平衡常数___________(化为最简式)。[对于气相反应,用某组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可表示平衡常数,记作,如,p为平衡总压强,为平衡系统中B的物质的量分数]。
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【推荐1】硫酸是重要的化工原料,生产过程中催化氧化生成的化学反应为:
(1)实验测得反应生成的转化率与温度、压强有关,请根据下表信息,结合工业生产实际,选择最合适的生产条件是___________
压强
转化率
温度
1个标准大气压5个标准大气压10个标准大气压15个标准大气压
400℃0.99610.99720.99840.9988
500℃0.96750.97670.98520.9894
600℃0.85200.88970.92760.9468

(2)反应达到平衡后,改变下列条件,能使平衡时的浓度比原来减小的是___________(填字母)。
A.保持温度和容器体积不变,充入1mol
B.保持温度和容器体积不变,充入2mol
C.降低温度
D.在其他条件不变时,减小容器的容积

(3)某温度下,的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示,将2.0mol和1.0mol置于10L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa.平衡状态由A变到B时,平衡常数___________(填“<”、“>”或“=”),A点的化学平衡常数___________Lmol-1

(4)在一个5L的密闭容器中充入0.20mol和0.10mol时刻达到平衡,测得容器中含有0.18mol
时刻达到平衡后,改变一个条件使化学反应速率发生如图所示的变化,则改变的条件是______

②若继续通入0.20mol和0.10mol,则平衡___________(填“向正反应方向”或“向逆反应方向”)移动,再次达到平衡后,___________mol___________mol。
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(1)工业上利用低浓度氨水作为捕获剂,吸收烟气中过量CO2的离子方程式为________
(2)对于该反应,可以同时提高反应速率和CH3OH产率的措施有_______(填字母序号)。
A.升高反应温度B.使用高效催化剂
C.增大体系压强D.移走CH3OH
(3)为探究该反应原理,进行如下实验:在一恒温,体积为2L恒容密闭容器中,充入1molCO2和4molH2,初始压强为8MPa,进行该反应(不考虑其它副反应)。10min时测得体系的压强为6.4MPa且不再随时间变化。回答下列问题;
①反应开始到10min时,v(CO2)=_______
②10min时,体系中CH3OH的物质的量分数为_______%。
③该温度下的压强平衡常数Kp=_______(MPa)-2
(4)某科研小组研究不同催化剂对反应3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的影响,按n(CO2):n(H2)=1:3投料,不同催化剂作用下,反应tmin时,CH3OH的产率随温度的变化如图所示:
   
①催化剂效果最佳的是_______(填“催化剂I”、“催化剂II”),理由是_______
②d点v(逆)_______a点v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
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①在条件下,若,求前平均反应速率_______温度下该反应的平衡常数_______(用平衡=分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
②已知:温度,则,则_______0。(填“>”“<”);在条件下,Ⅲ与Ⅱ从条件上相比,Ⅲ可能_______
③在条件下,下列说明该反应已经到达平衡状态的是_______(填字母)。
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C.容器中混合气体的平均摩尔质量不变          D.容器中压强不再变化
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