Question

合成氨尿素工業生產過程中涉及的物質轉化過程如下圖所示。

 

(1)天然氣在高溫、催化劑作用下與水蒸氣反應生成H2和CO的化學方程式為___________________________________。

(2)在合成氨生產中，將生成的氨氣及時從反應后的氣體中分離出來。運用化學平衡的知識分析這樣做是否有利于氨的合成，說明理由：___________。

(3)下圖為合成氨反應在不同溫度和壓強、使用相同催化劑條件下，初始時氮氣、氫氣的體積比為1：3時，平衡混合物中氨的體積分數。

 

①若分別用vA(NH3)和vB(NH3)表示從反應開始至平衡狀態A、B時的化學反應速率，則vA(NH3)________vB(NH3)(填“>”、“<”或“＝”)。

②在相同溫度下，當壓強由p1變為p3時，合成氨反應的化學平衡常數________(填“變大”、“變小”或“不變”)。

③在250°C、1.0×104kPa下，H2的轉化率為________%(計算結果保留小數點后1位)。

 

Answer 1

(1)CH4＋H2O(g)CO＋3H2

(2)移走氨氣，減小生成物濃度，平衡右移，有利于氨的合成

(3)①<　②不變　③66.7

【解析】(1)由原子守恒可寫出：CH4＋H2O(g) CO＋3H2。(2)從反應體系中移走氨氣，減小了生成物濃度，平衡向右移動，利于NH3生成。(3)化學平衡常數只和溫度有關，改變壓強，化學平衡常數不變。由圖示可知250°C、1.0×104 kPa時，平衡混合物中NH3占50%，設N2的轉化量為x，則：

N2　＋　3H22NH3

起始： 1 3 0

轉化： x 3x 2x

平衡： 1－x 3－3x 2x

即： ×100%＝50%，解得x＝2/3，

故a(H2)＝ ×100%≈66.7%。