Question

合成氨是人類科學技術上的一項重大突破．
（1）NH₃經一系列反應可以得到HNO₃和NH₄NO₃．（如圖1）Ⅱ中，2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）．在其他條件相同時，分別測得NO的平衡轉化率在不同壓強（P₁、P₂）下隨溫度變化的曲線如圖2）．

①隨溫度升高，該反應平衡向

 

（選填“正反應”或“逆反應”）方向移動．
②比較P₁、P₂的大小關系：

 

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（2）一種工業合成氨的簡易流程圖如圖3：步驟Ⅱ中制氫氣原理如下：
a．CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206.4kJ/mol
b．CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ/mol
①對于反應a而言，增大 CH₄的濃度，達新平衡時H₂的體積分數

 

增大（選填“一定”或“不一定”）．
②利用反應b，將CO進一步轉化，可提高H₂產量．若在500℃時，把等濃度的CO和H₂O（g）充入反應容器，達到平衡時c（CO）=0.005mol?L^-1、c（H₂）=0.015mol?L^-1，則CO的平衡轉化率為

 

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③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）

 

，④簡述一種本流程中可以提高合成氨原料總轉化率的方法

 

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Answer 1

考點：轉化率隨溫度、壓強的變化曲線,熱化學方程式,化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

分析：（1）①根據圖象知，相同壓強下，升高溫度，NO轉化率減小，說明正反應是放熱反應，據此判斷化學平衡移動方向；
②相同溫度下，增大壓強，平衡向正反應方向移動，則NO的轉化率增大；
（2）①若恒溫恒壓，平衡右移，達新平衡時H₂的體積分數增大；若恒溫恒容，平衡左移，達新平衡時H₂的體積分數減小；
②根據平衡常數計算反應的CO的物質的量濃度，再結合轉化率公式計算一氧化碳的轉化率；
③依據反應是氣體體積減小的放熱反應，結合平衡移動原理分析判斷．

解答： 解：（1）①根據圖象知，相同壓強下，升高溫度，NO轉化率減小，說明正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，故答案為：逆反應；
②相同溫度下，增大壓強，平衡向正反應方向移動，則NO的轉化率增大，根據圖象知，相同溫度下，p₂的轉化率大于p₁，所以p₂＞p₁，故答案為：p₂＞p₁；
（2）①若恒溫恒壓，平衡右移，達新平衡時H₂的體積分數增大；若恒溫恒容，平衡左移，達新平衡時H₂的體積分數減小；故答案為：不一定；
根據反應方程式中各物質的關系式知，平衡時，c（CO）=0.005mol/L、c（H₂）=0.015mo/L，參加反應的c（CO）=c（H₂）=0.015mo/L，一氧化碳的轉化率=

0.015mol/L

0.005mol/L+0.015mol/L

×100%=75%，
故答案為：75%；
③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析，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，
故答案為：Ⅳ；對原料氣加壓，分離液氨，未反應的氮氣和氫氣循環使用．

點評：本題考查了化學平衡影響因素分析，平衡計算應用，注意反應特征的計算應用，掌握基礎是關鍵，題目難度較大．