Question

（12分）  回答下列問題：

（1）工業(yè)合成氨的原料是氮?dú)夂蜌錃�。氮�(dú)馐菑目諝庵蟹蛛x出來的，通常使用的兩種分離方法是　　　　　　　　　                     和將空氣與碳反應(yīng)后除去CO ₂；氫氣的來源是用水和碳?xì)浠�合物反�?yīng)并產(chǎn)生CO, 寫出采用天然氣為原料制取氫氣的化學(xué)反應(yīng)方程式　　　　　　　　　　　　　　                          �！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　�

（2）設(shè)備A中含有電加熱器、觸煤和熱交換器，設(shè)備A中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；

（3） 設(shè)備B的名稱是　　　　　　 ，其中m和n是兩個(gè)通水口，入水口是　　　　 （填“m”或“n”）。

（4）設(shè)備C的作用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　             ；

（5）在原料氣制備過程中混有CO對(duì)催化劑有毒害作用，欲除去原料氣中的CO，可通過如下反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)：CO(g)+H₂O(g)　CO₂ (g)+ H₂ (g)，已知1000K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.627，若要使CO的轉(zhuǎn)化超過90%，則起始物中c(H₂O)：c(CO)不低于　　　　　

（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

 

Answer 1

【答案】

(1)先加壓液化再分餾（蒸餾）　（2分）； CH₄＋H₂OCO＋3H₂  （2分）

(2) N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃  （2分）

(3)冷卻塔(或冷凝器)　 （1分）     n　（1分）

(4)將液氨與未反應(yīng)的原料氣分離（2分）

(5)13.8（2分）

【解析】

試題分析：（1）分離兩種氣體的方法是先加壓液化再分餾。利用天然氣制備氫氣則需甲烷和水反應(yīng)，條件是催化劑。（2）A為反應(yīng)室，裝置提供高溫催化劑的反應(yīng)條件，即為氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)制備氨氣的反應(yīng)。（3）C后接液氨儲(chǔ)存，C中需將液氨分離出來，所以B為冷卻塔，為加大冷卻效率，裝置設(shè)計(jì)了很多回型管道。（4）將液氨與其他物質(zhì)分離開。（5）設(shè)CO、H₂O起始濃度為x、ymol/L,則轉(zhuǎn)化的CO的最小值為0.9x。

       CO(g)+H₂O(g) =  CO₂(g)+H₂(g)

起始   x      y         0     0 

變化  0.9x   0.9x      0.9x   0.9x

平衡  0.9x  y-0.9x    0.9x  0.9x?

根據(jù)平衡常數(shù)列式：（0.9x）²/0.1x（y-0.9x）=0.627?解得?y/x=13.8。所以只要此值大于13.8,轉(zhuǎn)化率就會(huì)超過90%。

考點(diǎn)：工業(yè)合成氨的反應(yīng)及化學(xué)反應(yīng)平衡原理，平衡常數(shù)的計(jì)算。

點(diǎn)評(píng)：此題以合成氨反應(yīng)為載體?綜合考查了化學(xué)與技術(shù)模塊的主干知識(shí)。