Question

某工厂以天然气、水蒸气和空气为原料和能源合成氨的流程如右图：

该流程中外热式一级烃转化器系指以 CH4为燃料在烃气转化器外面加热使之维持 8000C高温的工业装置。内热式一级烃气转化器系指以H2在装置内燃烧为能量维护一级烃气转化器所生成的CO与H2O(g)反应生成CO2和H2所需10000C高温的装置。在编号为i－v的反应器中发生如下反应：

A．CH4+2O2 ＝CO2 +2H2OB．CH4+H2O(g)＝CO +3H2

C．2CH4+3H2O(g)＝CO + CO2 +7H2??? ?? D．K2CO3+CO2 +H2O＝2KHCO3

E．CO+ H2O(g)CO2 + H2 ΔH＜0 ??? F．2H2 +O2＝2H2O

（1）反应A发生在编号为______的反应器中，它的作用是_______________________________。

（2）反应F发生在编号为____________的反应器中。

（3）反应D的作用是____________。

（4）属于制备合成氨原料气的反应有______(填化学方程式编号）。

（5）为什么转化反应要分两步——第一步在4000C时进行,第二步在200 0C时进行？

________________________________________________________________________________。

 

Answer 1

【答案】

（1） ⅰ 2分??? 该反应放出的热量使反应C在800℃下进行 2分 （2） ⅱ 2分

（3） 除去混合气体中的CO2???? 2分 （4） B、C、E? 3分

（5） 400℃时能加快反应E的速率,缩短达到平衡所需要的时间 2分；又因该反应是放热反应,故在200℃时有利于提高CO的转化率 2分

【解析】

试题分析：（1）由于外热式一级烃转化器系指以 CH4为燃料在烃气转化器外面加热使之维持 8000C高温的工业装置，即容器ⅰ中是以甲烷燃烧为提供能量的装置，所以反应A发生容器ⅰ中，其作用是该反应放出的热量使反应C在800℃下进行。

（2）由于内热式一级烃气转化器系指以H2在装置内燃烧为能量维护一级烃气转化器所生成的CO与H2O(g)反应生成CO2和H2所需10000C高温的装置，即该装置是以氢气燃烧提供能量，所以反应F发生在容器ⅱ中。

（3）由于碳酸钾可以吸收CO2，因此反应D的作用是除去混合气体中的CO2。

（4）合成氨需要的原料是氢气与氨气，而反应B、C、E中均有氢气生成，所以属于制备合成氨原料气的反应有B、C、E。

（5）由于温度高反应速率快，到达平衡的时间少。所以分两步进行的原因是400℃时能加快反应E的速率,缩短达到平衡所需要的时间；又因该反应是放热反应，降低温度有利于平衡向正反应方向进行，故在200℃时有利于提高CO的转化率。

考点：考查外界条件对反应速率与平衡状态的影响、合成氨工业氢气制备流出的有关判断