Question

5．合成氨工業的簡要流程圖如下：

（1）合成塔中發生反應的化學方程式為N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃．其它條件不變，增大壓強，平衡向正反應方向移動（填“正”或“逆”，下同）；升高溫度，平衡向逆反應方向移動，此時正反應速率增大（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）壓縮機增加體系的壓強至20～50MPa，不選擇更高壓強的原因壓強增大，動力及設備要求增大，成本提高．
（3）混合氣體在熱交換器中被加熱至500℃左右，這主要是考慮催化劑的活性．
（4）冷凝器將生成的氨冷凝液化從混合氣體中分離，并將N₂和H₂循環使用．采取該措施的目的是增大原料的利用率．

Answer 1

分析 在催化作用下，氮氣和氫氣發生反應生成氨氣，方程式為N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃，正反應為放熱反應，升高溫度、平衡逆向移動，增大壓強，平衡正向移動，但壓強不能過大，要考慮動力以及設備要求，氮氣和氫氣可循環使用，以此解答該題．

解答 解：（1）合成塔中發生反應的化學方程式為N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃．因反應物氣體的計量數之和大于生成物氣體，則其它條件不變，增大壓強，平衡向正反應方向移動，因正反應放熱，升高溫度，平衡向 逆反應方向移動，此時正反應速率增大，
故答案為：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃；正；逆；增大；
（2）壓縮機增加體系的壓強至20～50MPa，不選擇更高壓強，原因是壓強增大，動力及設備要求增大，成本提高，
故答案為：壓強增大，動力及設備要求增大，成本提高；
（3）混合氣體在熱交換器中被加熱至500℃左右，這主要是考慮催化劑的活性，故答案為：活性；
（4）冷凝器將生成的氨冷凝液化從混合氣體中分離，并將N₂和H₂循環使用，可增大原料的利用率，
故答案為：循環使用；增大原料的利用率．

點評 本題考查氨氣的工業制備，側重于學生的分析能力的考查，注意把握物質的性質以及工業生產的原理，題目有利于培養學生良好的科學素養，難度中等．