问题 问答题

合成氨的流程示意图如下:

回答下列问题:

(1)工业合成氨的原料是氮气和氢气。氮气是从空气中分离出来的,通常使用的两种分离方法是____________、____________;氢气的来源是水和碳氢化合物,写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学方程式________________________,__________________________。

(2)设备A中含有电加热器,触媒和热交换器,设备A的名称是________,其中发生的化学反应方程式为__________________________。

(3)设备B的名称为________,其中m和n是两个通水口,入水口是________(填“m”或“n”)。不宜从相反方向通水的原因是________________________________________。

(4)设备C的作用是____________________________________________。

(5)在原料气制备过程中混有的CO对催化剂有毒害作用,欲除去原料气中的CO,可通过如下反应来实现:

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

已知1 000 K时该反应的平衡常数K=0.627,若要使CO的转化率超过90%,则起始物中c(H2O)∶c(CO)不低于________。

答案

(1)液化、分馏 与C反应后除去CO2 C+H2O(g)CO+H2 CH4+H2O(g)CO+3H2 (2)合成塔 N2+3H22NH3 (3)冷却塔 n 高温气体由冷却塔的上端进入,冷却水应从下端进入,逆向冷却效果好 (4)将液氨和未反应的原料气分离

(5)13.8

(1)利用空气中氮气的沸点比氧气的沸点低,先将空气加压降温变成液态,然后再加热,使氮气首先从液态空气中蒸发出来,留下的就是液态氧气。故分离方法是液化和分馏;另一种方法是将空气与C反应后除去CO2,采用煤和天然气制备H2的化学方程式分别为:C+H2O(g) CO+H2、CH4+H2O(g)CO+3H2;(2)合成氨的设备为合成塔;发生的反应是N2+3H22NH3;(3)冷凝分离氨气的设备为冷却塔;为了增强冷却效果,冷却水应从下端进入,逆向冷却效果好;(4)设备C是分离器,能将液氨和未反应的原料分离;(5)设CO、H2O的起始浓度分别为x mol·L1、y mol·L1,且CO的转化率为90%,则

         CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始浓度(mol·L1) x   y     0    0

转化浓度(mol·L1) 0.9x 0.9x   0.9x  0.9x

平衡浓度(mol·L1) 0.1x y-0.9x  0.9x  0.9x

K==0.627,得: ≈13.8,只要增加H2O量,就可提高CO的转化率。

选择题
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