Question

【題目】合成氨對化學工業和國防工業具有重要意義。

(1)已知海水電解制得的氫氣用于合成氨，某合成氨廠生產流程如下圖：在第(3)個設備中用冷卻的方法分離出液氨，其目的是：____________________________________________________________________。

(2)合成氨所需的氫氣可由甲烷與水反應制得，反應的熱化學方程式為CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)(該反應為吸熱反應)，一定溫度下，在體積為的恒容容器中發生上述反應，各物質的物質的量變化如表：

時間

①分析表中數據，判斷時反應是否處于平衡狀態？_______(填“是”或“否”，1分)，前反應的平均反應速率_______。

②在相同實驗條件下，若改為加入，若要求平衡后在反應混合氣中質量分數不變，則還需加入CO、H2、H2O這三種物質對應的物質的量分別為__________________________

③反應在內，的物質的量減少的原因可能是_______(填字母)。

．減少的物質的量 ．降低溫度 ．升高溫度 ．充入

Answer 1

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

【解析】

(1)分離出生成物，可使平衡向正向移動，提高轉化率

(2)①根據CO和H2的物質的量的變化情況可以判斷，57min之間反應是處于平衡狀態，所以5min時反應是處于平衡狀態；

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

②根據恒溫恒容容器中等量等效分析判斷，結合反應定量關系計算；

③在710min之間，CO的物質的量減少，加入H2能讓平衡逆向移動，減少CO的濃度。

(1)在第(3)個設備中用冷卻方法分離出液氨，生成物濃度降低，可使平衡向正向移動，提高轉化率；

(2)①根據CO和H2的物質的量的變化情況可以判斷，57min之間反應是處于平衡狀態，所以5min時反應是處于平衡狀態；前5min平均反應速率v(CH4)===0.02mol/Lmin-1；

②根據恒溫恒容容器中等量等效分析判斷

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

轉化后(mol) 0.40 1.0 0 0

還需加入的物質及其物質的量CO 0.3mol，H2 0.9mol，H2O 0.7mol；

③反應在7～10min之間，CO的物質的量減少，加入氫氣能讓平衡逆向移動，減少一氧化碳的濃度，故答案為d。