Question

【題目】合成氨是人類科學技術上的一項重大突破，其反應原理為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJmol-1

一種工業合成氨的簡易流程圖如圖：

（1）天然氣中的H2S雜質常用常用氨水吸收，產物為NH4HS。一定條件下向NH4HS溶液中通入空氣，得到單質硫并使吸收液再生，寫出再生反應的化學方程式：___。

（2）步驟II中制氯氣原理如下：

①CH4(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) △H=+206.4kJmol-1

②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-41.2kJmol-1

對于反應①，一定可以提高平衡體系中H2百分含量，又能加快反應速率的是___。

a.升高溫度 b.增大水蒸氣濃度 c.加入催化劑 d.降低壓強

利用反應②，將CO進一步轉化，可提高H2產量。若1molCO和H2的混合氣體(CO的體積分數為20%)與H2O反應，得到1.18molCO、CO2和H2的混合氣體，則CO轉化率為___。

（3）圖2表示500℃、60.0MPa條件下，原料氣投料比與平衡時NH3體積分數的關系。根據圖中a點數據計算N2的平衡體積分數：___。

（4）依據溫度對合成氨反應的影響，在圖3坐標系中，畫出一定條件下的密閉容器內，從通入原料氣開始，隨溫度不斷升高，NH3物質的量變化的曲線示意圖___。

（5）上述流程圖中，使合成氨放出的熱量得到充分利用的主要步驟是___(填序號)，簡述本流程中提高合成氨原料總轉化率的方法：___。

Answer 1

【答案】2NH4HS+O2=2NH3·H2O+2S↓ a 90% 14.5% Ⅳ 分離液氨，未反應的氮氣和氫氣循環使用

【解析】

與發生氧化還原反應；

（2）根據影響反應速率的因素、影響平衡移動的因素分析能提高平衡體系中H2百分含量，又能加快反應速率的方法；利用“三段式”計算CO轉化率；

（3）利用“三段式”計算a點N2的平衡體積分數；

（4）隨著反應的進行，的物質的量逐漸增大，當反應平衡后，升高溫度，平衡向左移動，的物質的量逐漸減小；

分析流程合成氨放熱，通過Ⅳ熱交換器加熱反應混合氣體；把平衡混合氣體中氮氣和氫氣重新循環使用；

把氧化為S，化學方程式是；

、反應為吸熱反應，升高溫度，反應速率加快，平衡向右移動，的百分含量增大，故a正確；

b、增大水蒸氣濃度，的百分含量減小，故b錯誤；

c、加入催化劑，平衡不移動，的百分含量不變，故c錯誤；

d、降低壓強，反應速率減小，故d錯誤；

設CO的轉化量為x

轉化量 0

轉化量 x x x

平衡量 x

，則，可得CO轉化率；

根據圖1可知a點與的投料比為3，平衡時體積分數為，設物質的量為3amol，物質的量為amol，轉化的物質的量為x，則

轉化量 a 3a 0

轉化量 x 3x 2x

平衡量 2x

，解得，則的平衡體積分數；

隨著反應的進行，的物質的量逐漸增大，當反應平衡后，升高溫度，平衡向左移動，的物質的量逐漸減小，可畫出圖象為：；

分析流程合成氨放熱，通過Ⅳ熱交換器加熱反應混合氣體，使反應達到所需溫度，提高合成氨原料總轉化率，依據平衡移動原理，分離出氨氣促進平衡正向進行，把平衡混合氣體中氮氣和氫氣重新循環使用，提高原理利用率。