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合成氨原料可以由天然氣制取．
其主要反應為：CH4（g）+H2O（g）→CO（g）+3H2（g）
（1）1m3（標準狀況）CH4按上式完全反應，產生H2______mol．（計算結果保留整數）
（2）CH4和O2的反應為：2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g）
設CH4同時和H2O（g）及O2（g）反應．1m3（標準狀況）CH4按上述兩式完全反應，產物氣體的體積V（標準狀況）為______ 
m3．（填體積取值范圍）
（3）CH4和H2O（g）及富氧空氣（O2含量較高，不同富氧空氣氧氣含量不同）混合反應，產物氣體組成如下表：
氣體 CO H2 N2 O2
體積（L） 25 60 15 2.5
計算該富氧空氣中O2和N2的體積比
VO2
VN2
=______．
（1）1m3（標準狀況）CH4的物質的量為
1000L
22.4L/mol
=44.6mol，
CH4（g）+H2O（g）→CO（g）+3H2（g）
1mol                       3mol
44.6mol                    n
n=44.6×3mol=134mol，故答案為：134；
（2）1m3甲烷完全和氧氣反應生成3m3氣體，完全和水反應生成4m3氣體，
則產物氣體的體積V（標準狀況）為3m3＜V＜4m3，
故答案為：3＜V＜4；
（3）設H2O為xmol，O2為ymol，則
x+2y=25
3x+4y=60

x=10，y=7.5
VO2
VN2
=
7.5+2.5
15
=
2
3

故答案為：
2
3
．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

（2012?開封一模）[選修2-化學與技術]合成氨的流程示意圖如下：

回答下列問題：
（1）設備A中含有電加熱器，觸媒和熱交換器，其中發(fā)生的化學反應方程式為
N2+3H2
催化劑
高溫高壓
2NH3
N2+3H2
催化劑
高溫高壓
2NH3
，設備A的名稱是
合成塔
合成塔
；
（2）設備B中m和n是兩個通水口，入水口是
n
n
（填“m”或“n”）．不宜從相反方向通水的原因是
高溫氣體從冷卻塔的上端進入，冷卻水應從下端進入，逆向冷卻效果好
高溫氣體從冷卻塔的上端進入，冷卻水應從下端進入，逆向冷卻效果好
；
（3）工業(yè)合成氨的原料是氮氣和氫氣．氮氣是從空氣中分離出來的，通常使用的兩種分離方法是
液化
液化
，
分餾
分餾
；
（4）天然氣、重油、煤都可以與水反應制得氫氣．下表是某合成氨廠采用不同原料的相對投資和能量消耗．
原料 天然氣 重油 煤
相對投資費用 1.0 1.5 2.0
能量消耗/J?t-1 28109 38109 48109
①依據上表信息，你認為采用
天然氣
天然氣
為原料最好；
②請寫出甲烷在高溫、催化劑的作用下與水蒸氣反應生成氫氣和一氧化碳的化學方程式：
CH4+H2O
   高溫   
.
催化劑
CO+3H2
CH4+H2O
   高溫   
.
催化劑
CO+3H2
；
③已知C（s）、CO（g）和H2（g）完全燃燒的熱化學方程式分別為：
C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-394kJ/mol；
2CO2（g）+O2（g）═CO2（g）△H=-566kJ/mol；
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-484kJ/mol；
試寫出由C與水蒸氣在高溫條件下反應生成氫氣與一氧化碳的熱化學方程式
C（S）+H2O（g）
 高溫 
.
 
CO（g）+H2（g） △H=+131KJ/mol
C（S）+H2O（g）
 高溫 
.
 
CO（g）+H2（g） △H=+131KJ/mol
；
（5）在合成氨生產中，將生成的氨及時從反應后的氣體中分離出來．運用化學平衡的知識分析這樣做的理由：
移走氨氣，減小生成物濃度，平衡右移，有利于氨合成
移走氨氣，減小生成物濃度，平衡右移，有利于氨合成
．

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科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

氨在國民經濟中占有重要的地位，2008年，我國氨產量接近500萬噸．下圖是合成氨的簡要流程．

（1）下表是空氣中部分氣體的沸點．將空氣液化加熱分餾，依據下表數據判斷，最先氣化得到的氣體是
氦氣
氦氣
．
氣體名稱 氨氣 氧氣 氦氣 氖氣 氬氣 氪氣 氚氣
沸點/℃ -196 -183 -269 -264 -186 -153 -108
（2）天然氣、重油、煤都可以與水反應制得氫氣．下表是某合成氨廠采用不同原料的相對投資和能量消耗．
原料 天然氣 重油 煤
相對投資費用 1.0 1.5 2.0
能量消耗/J?t-1 28×109 38×109 48×109
①依據上表信息，你認為采用
天然氣
天然氣
為原料最好．
②請寫出甲烷在高溫、催化劑的作用下與水蒸氣反應生成氫氣和一氧化碳的化學方程式：
CH4+H2O
 催化劑 
.
高溫
CO+3H2
CH4+H2O
 催化劑 
.
高溫
CO+3H2
．
③已知C（s）、CO（g）和H2（g）完全燃燒的熱化學方程式分別為：
C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-394kJ?mol-1；
2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566kJ?mol-1；
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-484kJ?mol-1；
試寫出由C于水蒸氣在高溫條件下反應生成氫氣與一氧化碳的熱化學方程式
C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131kJ?mol-1
C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131kJ?mol-1
．
（3）下表是在某種催化劑作用下用體積比為1：3的氮、氫混合氣反應應達到平衡時的一些實驗數據．
NH3含量%
壓強/MPa


溫度/℃		 0.1 10 20 30 60 100
200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8
300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8
500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
①依據表中數據判斷，合成氨反應N2+3H22NH3的△H
＜
＜
（填“＞”、“＜”或“無法判斷”）0，請簡要說明理由
相同條件下，升高溫度，NH3含量減小，平衡左移，逆反應吸熱，正反應放熱
相同條件下，升高溫度，NH3含量減小，平衡左移，逆反應吸熱，正反應放熱
；
②該反應的化學平衡常數表達式為
c2(NH3)
c(N2)?c3(H2)
c2(NH3)
c(N2)?c3(H2)
．
③在300℃、10MPa下，合成氨反應達到平衡時，混合氣體的體積是反應開始時的
0.66
0.66
倍．

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科目：高中化學 來源： 題型：

（2012?閘北區(qū)二模）合成氨的原料氣之一氫氣可由天然氣（甲烷）與水蒸汽在一定條件下反應制得：
CH4+H2O （g）→CO+3H2①；    CO+H2O （g）→CO2+H2②
CO和CO2都可以合成甲醇：
CO+2H2→CH3OH  ③；        CO2+3H2→CH3OH+H2O  ④
（1）1m3CH4與足量水蒸氣反應，理論上最多可制得同溫同壓下的H2
4
4
m3；現有100mol CH4，與水蒸汽充分反應產生的CO和CO2的體積比為3：1，則此時產生的氣體（不含CH4）中H2有
325
325
mol；若以150L CH4和H2O的混合氣體為原料，制備CO、CO2和H2混合氣體，當CH4和H2O均完全反應后，在相同條件下反應后氣體的體積為
250L＜v＜300L
250L＜v＜300L
 （寫范圍）．
（2）若反應①的氣體產物共為V1L，則合成甲醇時H2過量0.25V1L；反應②的氣體產物共為V2L，則合成甲醇時H2不足（H2少V2L）．為了充分利用原料，可將兩個反應的產物混合使用，則V1與V2最佳比例為
4：1
4：1
．
（3）若以CH4、CO、H2O混合氣體為原料氣在一定條件下充分反應，所得氣體用以合成甲醇，為使原子利用率都達到100%，則CH4、CO、H2O的最佳配比為
1：2：1
1：2：1
．
（4）為了充分利用原料，合成氨廠也可同時生產甲酸和甲醇．有關反應式為：
2CH4+O2→2CH3OH  ⑤；    CO2+H2→HCOOH  ⑥；
由空氣制得的液態(tài)氮和液態(tài)氧的物質的量之比為4：1，若充分利用液態(tài)氮以及CH4與足量水蒸氣反應產生的物質，每生產80mol NH3（設水氣足量），得到20mol HCOOH，試計算同時可得到CH3OH的物質的量．

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科目：高中化學 來源： 題型：

（11分）氨在國民經濟中占有重要的地位，2008年，我國氨產量接近500萬噸。下圖是合成氨的簡要流程。

   （1）天然氣、重油、煤都可以與水反應制得氫氣。下表是某合成氨廠采用不同原料的相對投資和能量消耗。

原料[

天然氣

重油

煤

相對投資費用

1.0

1.5

2.0

能量消耗/J·t—1

28109

38109

48109

①依據上表信息，你認為采用         為原料最好。

②請寫出甲烷在高溫、催化劑的作用下與水蒸氣反應生成氫氣和一氧化碳的化學方程式：                         。

③已知C（s）、CO（g）和H2（g）完全燃燒的熱化學方程式分別為：

C（s）+O2（g）===CO2（g）       △H=-394kJ·mol—1； 

2CO（g）+O2（g）===2CO2（g）△H=-566kJ·mol—1；

2H2（g）+O2（g）===2H2O（g） △H=-484 kJ·mol—1；

試寫出由C與水蒸氣在高溫條件下反應生成氫氣與一氧化碳的熱化學方程式             。

（2）下表是在某種催化劑作用下用體積比為1：3的氮、氫混合氣反應應達到平衡時的一些實驗數據。

①依據表中數據判斷，合成氨反應N2+3H2NH3的△H      0（填“＞”、“＜”或“無法判斷”，請簡要說明理由                     ；

②該反應的化學平衡常數表達式為                 。

③在300℃、10MPa下，合成氨反應達到平衡時，混合氣體的體積是反應開始時的         倍。

 

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科目：高中化學 來源：2012-2013學年北京市朝陽區(qū)高三上學期期末考試化學試卷（解析版） 題型：簡答題

天然氣（以甲烷計）在工業(yè)生產中用途廣泛。

Ⅰ．在制備合成氨原料氣H2 中的應用

（1）甲烷蒸汽轉化法制H2的主要轉化反應如下：

CH4(g) + H2O(g)  CO(g) + 3H2(g)    ΔH = +206.2 kJ/mol

CH4(g) + 2H2O(g)  CO2(g) +4H2(g)   ΔH = +165.0kJ/mol

上述反應所得原料氣中的CO能使氨合成催化劑中毒，必須除去。工業(yè)上常采用催化劑存在下CO與水蒸氣反應生成易除去的CO2，同時又可制得等體積的氫氣的方法。此反應稱為一氧化碳變換反應，該反應的熱化學方程式是         。

（2）CO變換反應的汽氣比（水蒸氣與原料氣中CO物質的量之比）與CO平衡變換率

（已轉化的一氧化碳量與變換前一氧化碳量之比）的關系如下圖所示：

汽氣比與CO平衡變換率的關系

析圖可知：

① 相同溫度時，CO平衡變換率與汽氣比的關系是      。

② 汽氣比相同時，CO平衡變換率與溫度的關系是      。

（3）對于氣相反應，用某組分（B）的平衡壓強（pB）代替物質的量濃度也可以表示平衡常數（記作Kp），則CO變換反應的平衡常數表示式為：Kp=         。隨溫度的降低，該平衡常數       （填“增大”“減小”或“不變”）。

Ⅱ．在熔融碳酸鹽燃料電池中的應用

以熔融Li2CO3和K2CO3為電解質，天然氣經內重整催化作用提供反應氣的燃料電池示意圖如下：

（1）外電路電子流動方向：由   流向    （填字母）。

（2）空氣極發(fā)生反應的離子方程式是     。

（3）以此燃料電池為電源電解精煉銅，當電路有0.6 mol e‑ 轉移，有      g 精銅析出。

 

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