Question

（12分）  回答下列問題：

（1）工業合成氨的原料是氮氣和氫氣。氮氣是從空氣中分離出來的，通常使用的兩種分離方法是　　　　　　　　　                    和將空氣與碳反應后除去CO ₂；氫氣的來源是用水和碳氫化合物反應并產生CO, 寫出采用天然氣為原料制取氫氣的化學反應方程式　　　　　　　　　　　　　　                         。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（2）設備A中含有電加熱器、觸煤和熱交換器，設備A中發生的化學反應方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
（3） 設備B的名稱是　　　　　　 ，其中m和n是兩個通水口，入水口是　　　　 （填“m”或“n”）。
（4）設備C的作用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　            ；
（5）在原料氣制備過程中混有CO對催化劑有毒害作用，欲除去原料氣中的CO，可通過如下反應來實現：CO(g)+H₂O(g)　CO₂ (g)+ H₂ (g)，已知1000K時該反應的平衡常數K=0.627，若要使CO的轉化超過90%，則起始物中c(H₂O)：c(CO)不低于　　　　　
（計算結果保留三位有效數字）

Answer 1

(1)先加壓液化再分餾（蒸餾）　（2分）； CH₄＋H₂OCO＋3H₂ （2分）
(2) N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃ （2分）
(3)冷卻塔(或冷凝器)　 （1分）     n　（1分）
(4)將液氨與未反應的原料氣分離（2分）
(5)13.8（2分）

試題分析：（1）分離兩種氣體的方法是先加壓液化再分餾。利用天然氣制備氫氣則需甲烷和水反應，條件是催化劑。（2）A為反應室，裝置提供高溫催化劑的反應條件，即為氮氣與氫氣反應制備氨氣的反應。（3）C后接液氨儲存，C中需將液氨分離出來，所以B為冷卻塔，為加大冷卻效率，裝置設計了很多回型管道。（4）將液氨與其他物質分離開。（5）設CO、H₂O起始濃度為x、ymol/L,則轉化的CO的最小值為0.9x。
CO(g)+H₂O(g) =  CO₂(g)+H₂(g)
起始   x      y        0     0 
變化  0.9x   0.9x      0.9x   0.9x
平衡  0.9x  y-0.9x    0.9x  0.9x?
根據平衡常數列式：（0.9x）²/0.1x（y-0.9x）=0.627?解得?y/x=13.8。所以只要此值大于13.8,轉化率就會超過90%。
點評：此題以合成氨反應為載體?綜合考查了化學與技術模塊的主干知識。