Question

合成氨是人类科学技术上的一项重大突破．
（1）NH₃经一系列反应可以得到HNO₃和NH₄NO₃．（如图1）Ⅱ中，2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）．在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（P₁、P₂）下随温度变化的曲线如图2）．

①随温度升高，该反应平衡向

 

（选填“正反应”或“逆反应”）方向移动．
②比较P₁、P₂的大小关系：

 

．
（2）一种工业合成氨的简易流程图如图3：步骤Ⅱ中制氢气原理如下：
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对于反应a而言，增大 CH₄的浓度，达新平衡时H₂的体积分数

 

增大（选填“一定”或“不一定”）．
②利用反应b，将CO进一步转化，可提高H₂产量．若在500℃时，把等浓度的CO和H₂O（g）充入反应容器，达到平衡时c（CO）=0.005mol?L^-1、c（H₂）=0.015mol?L^-1，则CO的平衡转化率为

 

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③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）

 

，④简述一种本流程中可以提高合成氨原料总转化率的方法

 

．

Answer 1

考点：转化率随温度、压强的变化曲线,热化学方程式,化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）①根据图象知，相同压强下，升高温度，NO转化率减小，说明正反应是放热反应，据此判断化学平衡移动方向；
②相同温度下，增大压强，平衡向正反应方向移动，则NO的转化率增大；
（2）①若恒温恒压，平衡右移，达新平衡时H₂的体积分数增大；若恒温恒容，平衡左移，达新平衡时H₂的体积分数减小；
②根据平衡常数计算反应的CO的物质的量浓度，再结合转化率公式计算一氧化碳的转化率；
③依据反应是气体体积减小的放热反应，结合平衡移动原理分析判断．

解答： 解：（1）①根据图象知，相同压强下，升高温度，NO转化率减小，说明正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，故答案为：逆反应；
②相同温度下，增大压强，平衡向正反应方向移动，则NO的转化率增大，根据图象知，相同温度下，p₂的转化率大于p₁，所以p₂＞p₁，故答案为：p₂＞p₁；
（2）①若恒温恒压，平衡右移，达新平衡时H₂的体积分数增大；若恒温恒容，平衡左移，达新平衡时H₂的体积分数减小；故答案为：不一定；
根据反应方程式中各物质的关系式知，平衡时，c（CO）=0.005mol/L、c（H₂）=0.015mo/L，参加反应的c（CO）=c（H₂）=0.015mo/L，一氧化碳的转化率=

0.015mol/L

0.005mol/L+0.015mol/L

×100%=75%，
故答案为：75%；
③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析，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，
故答案为：Ⅳ；对原料气加压，分离液氨，未反应的氮气和氢气循环使用．

点评：本题考查了化学平衡影响因素分析，平衡计算应用，注意反应特征的计算应用，掌握基础是关键，题目难度较大．