Question

合成氨的流程示意圖如下：

回答下列問(wèn)題：

（1）工業(yè)合成氨的原料是氮?dú)夂蜌錃狻５獨(dú)馐菑目諝庵蟹蛛x出來(lái)的，通常使用的兩種分離方法是 ， ；氫氣的來(lái)源是水和碳?xì)浠�合物，寫出分別采用煤和天然氣為原料制取氫氣的化學(xué)反應(yīng)方程式 ， ；

（2）設(shè)備A中含有電加熱器，觸媒和熱交換器，設(shè)備A的名稱是 ，其中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為 ；

（3）設(shè)備B的名稱是 ，其中m和n是兩個(gè)通水口，入水口是 （填“m”或“n”）。不宜從相反方向通水的原因是 ；

（4）設(shè)備C的作用是 ；

（5）在原料氣制備過(guò)程中混有的CO對(duì)催化劑有毒害作用，欲除去原料氣中的CO，可通過(guò)以下反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)：

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

已知1000K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.627，若要使CO的轉(zhuǎn)化率超過(guò)90%，則起始物中的c(H2O):c(CO)不低于 。

 

Answer 1

：（1）液化、分餾；與碳反應(yīng)后除去CO2；C+H2OCO+H2；CH4+H2OCO+3H2；（2）合成（氨）塔；N2(g)+3H2(g)2NH3(g)；（3）冷卻塔（或冷凝器）；n；高溫氣體由冷卻塔的上端進(jìn)入，冷卻水從下端進(jìn)入，逆向冷卻效果好；（4）將液氨與未反應(yīng)的原料氣分離；（5）13.8。

【解析】：(1)分離空氣提取氮?dú)獾姆椒?/span>一種是液化和分餾；另一種方法是與碳反應(yīng)后除去CO2；制取氫氣的兩個(gè)方程式分別為：C+H2OCO+H2；CH4+H2OCO+3H2；(2)合成氨的設(shè)備名稱是合成塔；合成氨的方程式為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)；(3)冷凝分離產(chǎn)品設(shè)備為冷卻塔或冷凝器，入水口應(yīng)該在下面，此時(shí)水流和氣流是逆向的，冷凝效果好；(4)分離器是氣——固分離用設(shè)備，分離液氨和未反應(yīng)的原料氣；(5)設(shè)CO、H2O起始濃度分別為x、ymol/L，則轉(zhuǎn)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(jù)平衡常數(shù)列式：（0.9x）2/0.1x（y-0.9x）=0.627，解得：y/x=13.8。故此只要此值大于13.8，轉(zhuǎn)化率就會(huì)超過(guò)90%。

【考點(diǎn)定位】此題以合成氨反應(yīng)為載體，綜合考查了化學(xué)與技術(shù)模塊的主干知識(shí)。