Question

【题目】合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJmol-1

一种工业合成氨的简易流程图如图：

（1）天然气中的H2S杂质常用常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：___。

（2）步骤II中制氯气原理如下：

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

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

对于反应①，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的是___。

a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强

利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2产量。若1molCO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应，得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体，则CO转化率为___。

（3）图2表示500℃、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：___。

（4）依据温度对合成氨反应的影响，在图3坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图___。

（5）上述流程图中，使合成氨放出的热量得到充分利用的主要步骤是___(填序号)，简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：___。

Answer 1

【答案】2NH4HS+O2=2NH3·H2O+2S↓ a 90% 14.5% Ⅳ 分离液氨，未反应的氮气和氢气循环使用

【解析】

与发生氧化还原反应；

（2）根据影响反应速率的因素、影响平衡移动的因素分析能提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的方法；利用“三段式”计算CO转化率；

（3）利用“三段式”计算a点N2的平衡体积分数；

（4）随着反应的进行，的物质的量逐渐增大，当反应平衡后，升高温度，平衡向左移动，的物质的量逐渐减小；

分析流程合成氨放热，通过Ⅳ热交换器加热反应混合气体；把平衡混合气体中氮气和氢气重新循环使用；

把氧化为S，化学方程式是；

、反应为吸热反应，升高温度，反应速率加快，平衡向右移动，的百分含量增大，故a正确；

b、增大水蒸气浓度，的百分含量减小，故b错误；

c、加入催化剂，平衡不移动，的百分含量不变，故c错误；

d、降低压强，反应速率减小，故d错误；

设CO的转化量为x

转化量 0

转化量 x x x

平衡量 x

，则，可得CO转化率；

根据图1可知a点与的投料比为3，平衡时体积分数为，设物质的量为3amol，物质的量为amol，转化的物质的量为x，则

转化量 a 3a 0

转化量 x 3x 2x

平衡量 2x

，解得，则的平衡体积分数；

随着反应的进行，的物质的量逐渐增大，当反应平衡后，升高温度，平衡向左移动，的物质的量逐渐减小，可画出图象为：；

分析流程合成氨放热，通过Ⅳ热交换器加热反应混合气体，使反应达到所需温度，提高合成氨原料总转化率，依据平衡移动原理，分离出氨气促进平衡正向进行，把平衡混合气体中氮气和氢气重新循环使用，提高原理利用率。