Question

【题目】合成氨对化学工业和国防工业具有重要意义。

(1)已知海水电解制得的氢气用于合成氨，某合成氨厂生产流程如下图：在第(3)个设备中用冷却的方法分离出液氨，其目的是：____________________________________________________________________。

(2)合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制得，反应的热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)(该反应为吸热反应)，一定温度下，在体积为的恒容容器中发生上述反应，各物质的物质的量变化如表：

时间

①分析表中数据，判断时反应是否处于平衡状态？_______(填“是”或“否”，1分)，前反应的平均反应速率_______。

②在相同实验条件下，若改为加入，若要求平衡后在反应混合气中质量分数不变，则还需加入CO、H2、H2O这三种物质对应的物质的量分别为__________________________

③反应在内，的物质的量减少的原因可能是_______(填字母)。

．减少的物质的量 ．降低温度 ．升高温度 ．充入

Answer 1

【答案】使平衡右移，提高N2、H2的平衡转化率 是 0.02mol/(L·min) CO、H2、H2O：0.3、0.9、0.7 d

【解析】

(1)分离出生成物，可使平衡向正向移动，提高转化率

(2)①根据CO和H2的物质的量的变化情况可以判断，57min之间反应是处于平衡状态，所以5min时反应是处于平衡状态；

前5min平均反应速率v(CH4)=△c/△t=(0.4mol0.2mol)÷2L÷5min=0.02mol/(Lmin)；

②根据恒温恒容容器中等量等效分析判断，结合反应定量关系计算；

③在710min之间，CO的物质的量减少，加入H2能让平衡逆向移动，减少CO的浓度。

(1)在第(3)个设备中用冷却方法分离出液氨，生成物浓度降低，可使平衡向正向移动，提高转化率；

(2)①根据CO和H2的物质的量的变化情况可以判断，57min之间反应是处于平衡状态，所以5min时反应是处于平衡状态；前5min平均反应速率v(CH4)===0.02mol/Lmin-1；

②根据恒温恒容容器中等量等效分析判断

CH4(g)+ H2O CO(g)+3H2(g)

起始(mol) 0.40 1.00 0

加入量(mol) 0.10 0.70.1 0.3

转化后(mol) 0.40 1.0 0 0

还需加入的物质及其物质的量CO 0.3mol，H2 0.9mol，H2O 0.7mol；

③反应在7～10min之间，CO的物质的量减少，加入氢气能让平衡逆向移动，减少一氧化碳的浓度，故答案为d。