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1 . 合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1.。一种工业合成氨的简式流程如图1所示:
步骤Ⅱ中制氢气的原理如下:
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.4kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1
(1)对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2的百分含量,且能加快反应速率的措施是___________。
(2)图2表示500 ℃、60.0 MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算H2的平衡体积分数:___________ 。
(3)合成氨反应中正反应速率v正=k正c(N2)•c3(H2),逆反应速率v逆=k逆c2(NH3),k正、k逆为速率常数。平衡常数K与温度的关系如图。
①表示正反应的平衡常数K与温度变化的曲线为___________ (填L1或L2)。
②平衡时,合成氨反应的平衡常数K=___________ (用k正、k逆表示)。
(4)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)___________ 。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:___________ (写出2条即可)。
(5)合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量的CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜溶液来吸收原料气中的CO,其反应是[Cu(NH3)2CH3COO]+CO+NH3[Cu(NH3)3]CH3COO·CO(正反应为放热反应)。必须除去原料气中CO的原因是___________ 。
(6)相同温度下,有体积相同的甲、乙两个恒容密闭容器,甲容器中充入1 g N2和1 g H2,乙容器中充入2 g N2和2 g H2,分别进行合成氨反应。下列叙述中正确的是___________
步骤Ⅱ中制氢气的原理如下:
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.4kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1
(1)对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2的百分含量,且能加快反应速率的措施是___________。
A.降低压强 | B.增大水蒸气浓度 | C.加入催化剂 | D.升高温度 |
(3)合成氨反应中正反应速率v正=k正c(N2)•c3(H2),逆反应速率v逆=k逆c2(NH3),k正、k逆为速率常数。平衡常数K与温度的关系如图。
①表示正反应的平衡常数K与温度变化的曲线为
②平衡时,合成氨反应的平衡常数K=
(4)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)
(5)合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量的CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜溶液来吸收原料气中的CO,其反应是[Cu(NH3)2CH3COO]+CO+NH3[Cu(NH3)3]CH3COO·CO(正反应为放热反应)。必须除去原料气中CO的原因是
(6)相同温度下,有体积相同的甲、乙两个恒容密闭容器,甲容器中充入1 g N2和1 g H2,乙容器中充入2 g N2和2 g H2,分别进行合成氨反应。下列叙述中正确的是___________
A.化学反应速率:乙>甲 | B.平衡后N2的浓度:乙>甲 |
C.H2的平衡转化率:甲>乙 | D.平衡后混合气体中H2的体积分数:乙>甲 |
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