Question

【題目】合成氨對(duì)化學(xué)工業(yè)和國(guó)防工業(yè)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(chǎn)流程如下圖：在第(3)個(gè)設(shè)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(yīng)制得，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)(該反應(yīng)為吸熱反應(yīng))，一定溫度下，在體積為的恒容容器中發(fā)生上述反應(yīng)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如表：

時(shí)間

①分析表中數(shù)據(jù)，判斷時(shí)反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)？_______(填“是”或“否”，1分)，前反應(yīng)的平均反應(yīng)速率_______。

②在相同實(shí)驗(yàn)條件下，若改為加入，若要求平衡后在反應(yīng)混合氣中質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，則還需加入CO、H2、H2O這三種物質(zhì)對(duì)應(yīng)的物質(zhì)的量分別為__________________________

③反應(yīng)在內(nèi)，的物質(zhì)的量減少的原因可能是_______(填字母)。

．減少的物質(zhì)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(zhuǎn)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(dòng)，提高轉(zhuǎn)化率

(2)①根據(jù)CO和H2的物質(zhì)的量的變化情況可以判斷，57min之間反應(yīng)是處于平衡狀態(tài)，所以5min時(shí)反應(yīng)是處于平衡狀態(tài)；

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

②根據(jù)恒溫恒容容器中等量等效分析判斷，結(jié)合反應(yīng)定量關(guān)系計(jì)算；

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

(1)在第(3)個(gè)設(shè)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(dòng)，提高轉(zhuǎn)化率；

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

②根據(jù)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(zhuǎn)化后(mol) 0.40 1.0 0 0

還需加入的物質(zhì)及其物質(zhì)的量CO 0.3mol，H2 0.9mol，H2O 0.7mol；

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