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(14分)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ?H=—92.4kJ?mol?1
一种工业合成氨的简易流程图如下:
(1)天然气中的H2S杂质常用常用氨水吸收,产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式: 。
(2)步骤II中制氯气原理如下:
对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的是 。
a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强
利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2产量。若1mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18mol CO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为 。
(3)下左图表示500℃、60.0MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数: 。
(4)依据温度对合成氨反应的影响,在下右图坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。
(5)上述流程图中,使合成氨放出的热量得到充分利用的主要步骤是(填序号) ,简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法: 。
合成氨的发明是本世纪科学领域中最辉煌的成就之一。以下是与NH3相关的工业过程示意图。
已知:CH4(g) + 2O2(g) ==CO2(g)+2H2O(g)
△H = — 890kJ/mol
2CO(g) + O2(g) == 2CO2(g)
△H = — 566.0 kJ/mol
2H2(g) + O2(g) ==2H2O(g)
△H = — 571.6 kJ/mol
(1)请写出CH4(g)与O2(g)反应生成CO(g) 和H2(g)的热化学反应方程式:
_ 。
(2)生产中涉及H2和CO2的分离。你认为可取
的方法是(填代号) 。
A.在加压条件下用水吸收CO2
B.用NaOH溶液吸收CO2
C.加压,使CO2液化
(3)直接供氨式燃料电池在碱性条件下的负极反应为: 。
(4)合成尿素的反应分两步进行:
①CO2(g)+ 2NH3(g) H2NCOONH4(aq)△H = — 159.47kJ/mol
(氨基甲酸铵)
②H2NCOONH4(aq) CO(NH2)2(aq)+ H2O(l)△H = + 28.49kJ/mol
在生产条件下,单位时间内获得尿素的产
量与压强和n(NH3):n(CO2)的关系如右图
所示。生产过程中n(NH3):n(CO2)的最佳
配比为 ,而实际生产往往使
n(NH3):n(CO2)≥3,这是因为
_ 。
在得到的尿素溶液中会含有少量的氨
基甲酸铵,除去这种杂质最简便的方法是 。
(5)将氨分为两部分,一部分经逐级氧化吸收转化为硝酸,另一部分又与HNO3反应生成NH4NO3。若HNO3与NH3的反应是完全的,有标准状况下78.4LNH3经上述反应过程生成120g NH4NO3。则NH3转化为HNO3的转化率为 _ 。
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(1)有人设计了以下反应途径,假设反应都能进行,你认为最合理的是( )
A.C3H83C+4H2
B.C3H8C3H6+H2
C.C3H8+6H2O3CO2+10H2
D.3C3H8+10O39CO2+12H2O
2H2O2H2↑+O2↑
(2)按以上最合理的反应途径,理论上用1 mol丙烷可制得氨( )
A.4 mol B.6.7 mol C.10 mol D.2.7 mol
(3)该合理的反应途径最显著的优点是( )
A.简单易行 B.制得的H2纯度高
C.制取的H2产量高 D.可同时获得大量热能
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