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        1. 精英家教網 > 高中化學 > 題目詳情

          在氨的工業(yè)合成中,有三個關鍵的技術問題,請結合所學知識解決它們:

              (1)合成氨的化學原理是N2+3H2 2NH3,在工業(yè)上選擇20―50MPa的較高壓強和  500的溫度來進行反應,請結合有關的化學原理解釋。

          (2)在生產過程中需要大量氫氣,現有以下幾種獲得氫氣的方法,請你選出最適宜的,并說明理由。

          A.電解水制取氫氣;B.由煤或焦碳來制取氫氣:煤或焦碳經加熱,熾熱的炭與水蒸氣反應生成氫氣;C.由天然氣或重油制取氫氣:天然氣的主要成分甲烷在高溫、催化劑的作用下與水蒸氣反應生成氫氣和一氧化碳,一氧化碳在催化劑存在的條件下與水蒸氣反應得到氫氣和二氧化碳。

           (3)合成氨的生產工藝流程:首先用適當的方法生產出合成氨的原料氣一一氮氣和氫氣。

          氮氣和氫氣的混合氣體在合成塔一定條件下,通過催化扭l的作用產生氨氣,再通過氮分離器不斷地把生成的氨分離出來,同時未轉化的反應氣體再進入合成塔循環(huán)加工。這就是合成氨的工藝流程。請根據這一描述過程畫出流程方框圖。

          (1)溫度選擇500℃是因為溫度太高時,平衡混合物中氨的含量太低;溫度太低,則化學反應速率太小。而且500℃時,催化劑活性最大。選擇20―50MPa的較高壓強是因為增大壓強,平衡混合物中氨的含量增加,但對設備的材料質量和制造水平要求更高,能量消耗也更大。

          (2)C,天然氣作為潔凈燃料,便于管道輸送,用做合成氨的原料具有投資省,能耗低的優(yōu)點。

          (3)

          練習冊系列答案
          相關習題

          科目:高中化學 來源: 題型:

          利用N2和H2可以實現NH3的工業(yè)合成,而氨又可以進一步制備硝酸,在工業(yè)上一般可進行連續(xù)生產.請回答下列問題:
          (1)已知:N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ/mol
          N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol
          2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol
          若有17g 氨氣經催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣所放出的熱量為
          226.3kJ
          226.3kJ

          (2)某科研小組研究:在其他條件不變的情況下,改變起始物氫氣的物質的量對N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)反應的影響.
          實驗結果如圖所示:(圖中T表示溫度,n表示物質的量)
          ①圖象中T2和T1的關系是:T2
          低于
          低于
          T1(填“高于”“低于”“等于”“無法確定”).
          ②比較在a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中,反應物N2的轉化率最高的是
          c
          c
          (填字母).
          (3)N2O5是一種新型硝化劑,其性質和制備受到人們的關注.
          一定溫度下,在恒容密閉容器中N2O5可發(fā)生下列反應:2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H>0下表為反應在T1溫度下的部分實驗數據:
          t/s 0 500 1000
          c(N2O5)/mol?L-1 5.00 3.52 2.48
          則500s內NO2的平均生成速率為
          0.00592mol?L-1?s-1
          0.00592mol?L-1?s-1

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          科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

          氮是地球上含量豐富的一種元素,氮及其化合物在工農業(yè)生產、生活中有著重要作用.請回答下列問題:

          (1)圖1是1mol NO2和1mol CO反應生成CO2和NO過程中能量變化示意圖,請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式
          NO2(g)+CO(g)═CO2(g)+NO(g);△H=-234KJ/mol
          NO2(g)+CO(g)═CO2(g)+NO(g);△H=-234KJ/mol

          (2)工業(yè)合成氨氣需要的反應條件非常高且產量低,而一些科學家采用高質子導電性的SCY陶瓷(能傳遞H+)實現氨的電化學合成,從而大大提高了氮氣和氫氣的轉化率.電化學合成氨過程的總反應式為:N2+3H2
                   通電         
          .
          (一定條件)
          2NH3,
          陽極反應式為:3H2-6e-=6H+,則陰極反應式為
          N2+6H+=6e-+2NH3
          N2+6H+=6e-+2NH3

          (3)工業(yè)中常用以下反應合成氨:N2+3H2?2NH3△H<0.某實驗室在三個不同條件的密閉容器中,分別加入濃度均為c (N2)=0.1mol/L,c (H2)=0.3mol/L進行反應時,N2的濃度隨時間的變化如下圖①、②、③曲線所示.
          I.該反應實驗②平衡時H2的轉化率為
          40%
          40%

          II.據圖2所示,②、③兩裝置中各有一個條件與①不同.請指出,并說明判斷的理由.③條件:
          ②與①相比加了催化劑;③與①相比溫度升高
          ②與①相比加了催化劑;③與①相比溫度升高
          理由:
          因為加入催化劑能縮短達到平衡的時間,但化學平衡不移動,所以①②兩裝置達到平衡時N2的濃度相同;
          該反應為放熱反應,溫度升高,達到平衡的時間縮短,但平衡向逆反應方向移動,③中到達平衡時N2的濃度高于①
          因為加入催化劑能縮短達到平衡的時間,但化學平衡不移動,所以①②兩裝置達到平衡時N2的濃度相同;
          該反應為放熱反應,溫度升高,達到平衡的時間縮短,但平衡向逆反應方向移動,③中到達平衡時N2的濃度高于①

          (4)I.NH4Cl溶液呈酸性,這是由于NH4+水解的緣故.則NH4Cl溶于重水(D2O)生成一水合氨和水合氫離子的離子方程式是
          NH4++D2O=NH3?HDO+D3O+
          NH4++D2O=NH3?HDO+D3O+

          II.常溫下,0.1mol?L-1氨水與0.1mol?L-1鹽酸溶液等體積混合(忽略混合后溶液體積的變化),則混合溶液中由水電離出的c(H+
           0.1mol?L-1氨水溶液中由水電離出的c(OH-)(填寫“>”“=”或“<”)

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          科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

          (2010?石景山區(qū)一模)利用N2和H2可以實現NH3的工業(yè)合成,而氨又可以進一步制備硝酸,在工業(yè)上一般可進行連續(xù)生產.請回答下列問題:
          (1)已知:N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ?mol-1
          N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ?mol-1
          2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6kJ?mol-1
          若有17g氨氣經催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣所放出的熱量為
          226.3kJ
          226.3kJ

          (2)某科研小組研究在其他條件不變的情況下,改變起始物氫氣的物質的量對N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)反應的影響,實驗結果如圖2所示:(圖中T表示溫度,n表示物質的量)
          ①圖象中T1和T2的關系是:T1
          T2(填“>”、“<”、“=”或“無法確定”)
          ②比較在a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中,反應物N2的轉化率最高的是
          c
          c
          (填字母標號),
          ③在起始體系中加入N2的物質的量為
          n
          3
          n
          3
          mol時,反應后氨的百分含量最大.若容器容積為1L,n=3mol反應達到平衡時H2的轉化率為60%,則此條件下(T2),反應的平衡常數K=
          2.08(mol?L-1-2
          2.08(mol?L-1-2
          ;
          (3)N2O3是一種新型硝化劑,其性質和制備受到人們的關注.
          ①一定溫度下,在恒容密閉容器中N2O3可發(fā)生下列反應:2N2O3?4NO2(g)+O2△H>0下表為反應在某溫度下的部分實驗數據則50s內NO2的平均生成速率為
          0.0592mol?L-1?s-1
          0.0592mol?L-1?s-1

          V/s 0 50 100
          c(N2O3)/mol?L-1 5.00 3.52 2.48
          ②現以H2、O2、熔融鹽Na2CO3組成的燃料電池,采用電解法制備N2O3,裝置如圖1所示,其中Y為CO2.寫出石墨I電極上發(fā)生反應的電極反應式
          H2+CO32-═CO2+H2O+2e-
          H2+CO32-═CO2+H2O+2e-

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          科目:高中化學 來源:2012年蘇教版高中化學選修2 2.1氨的合成練習卷(解析版) 題型:簡答題

          在氨的工業(yè)合成中,有三個關鍵的技術問題,請結合所學知識解決它們。

          (1)合成氨的化學原理是N2+3H2??2NH3,在工業(yè)上選擇20~50 MPa的較高壓強和450 ℃左右的溫度來進行反應,請結合有關的化學原理解釋。

          (2)在生產過程中需要大量氫氣,現有以下幾種獲得氫氣的方法,請你選出最適宜的,并說明理由。

          A.電解水制取氫氣

          B.由煤或焦炭來制取氫氣:煤或焦炭經加熱,熾熱的炭與水蒸氣反應生成氫氣

          C.由天然氣或重油制取氫氣:天然氣的主要成分甲烷在高溫、催化劑的作用下與水蒸氣反應生成氫氣和一氧化碳;一氧化碳在催化劑存在的條件下與水蒸氣反應得到氫氣和二氧化碳

          (3)合成氨的生產工藝流程:首先用適當的方法生產出合成氨的原料氣——氮氣和氫氣。氮氣和氫氣的混合氣體在合成塔中于一定條件下,通過催化劑的作用產生氨氣,再通過氨分離器不斷地把生成的氨分離出來,同時未轉化的反應氣體再進入合成塔循環(huán)加工。這就是合成氨的工藝流程。請根據這一描述過程畫出流程方框圖。

           

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