题目列表(包括答案和解析)
氨的工业合成工艺的成熟推动了人类文明的进步,不少科技工作者为了寻找廉价的氨的制备方法,进行了前赴后继的探索性工作。请回答下列各题:
(1)用氢气和氮气合成氨是一个可逆反应,化学方程式如下:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。已知,在常温下,1g H2完全转化为NH3,放出的热量为15.4kJ。
①请写出该反应的热化学方程式 。常温下,将10mol N2和30mol H2放入合成塔中,放出的热量 (填“大于”或“大于”或“小于”)924 kJ
②如果一个反应的△H-T△S<0,则该反应能够自发进行。已知该反应的△S=-198.2J?K-1?mol-1。请判断上述氨气的合成反应在常温下 (填“能”或“不能”)自发进行。(2)Marnellos和Stoukides发明了电化学制备氨气方法,该方法用SCY陶瓷将阳极和阴极隔开,SCY陶瓷具有高质子导电性,其作用是传递H这种方法实现了高温常压下高转化率的电化学合成氨。已知阳极发生的电极反应为:H2→2H++2e-。则阴极的电极反应为 。
在氨的工业合成中,有三个关键的技术问题,请结合所学知识解决它们。
(1)合成氨的化学原理是N2+3H2??2NH3,在工业上选择20~50 MPa的较高压强和450 ℃左右的温度来进行反应,请结合有关的化学原理解释。
(2)在生产过程中需要大量氢气,现有以下几种获得氢气的方法,请你选出最适宜的,并说明理由。
A.电解水制取氢气
B.由煤或焦炭来制取氢气:煤或焦炭经加热,炽热的炭与水蒸气反应生成氢气
C.由天然气或重油制取氢气:天然气的主要成分甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳;一氧化碳在催化剂存在的条件下与水蒸气反应得到氢气和二氧化碳
(3)合成氨的生产工艺流程:首先用适当的方法生产出合成氨的原料气——氮气和氢气。氮气和氢气的混合气体在合成塔中于一定条件下,通过催化剂的作用产生氨气,再通过氨分离器不断地把生成的氨分离出来,同时未转化的反应气体再进入合成塔循环加工。这就是合成氨的工艺流程。请根据这一描述过程画出流程方框图。
在氨的工业合成中,有三个关键的技术问题,请结合所学知识解决它们:
(1)合成氨的化学原理是N2+3H2 2NH3,在工业上选择20―50MPa的较高压强和 500的温度来进行反应,请结合有关的化学原理解释。
(2)在生产过程中需要大量氢气,现有以下几种获得氢气的方法,请你选出最适宜的,并说明理由。
A.电解水制取氢气;B.由煤或焦碳来制取氢气:煤或焦碳经加热,炽热的炭与水蒸气反应生成氢气;C.由天然气或重油制取氢气:天然气的主要成分甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳,一氧化碳在催化剂存在的条件下与水蒸气反应得到氢气和二氧化碳。
(3)合成氨的生产工艺流程:首先用适当的方法生产出合成氨的原料气一一氮气和氢气。
氮气和氢气的混合气体在合成塔一定条件下,通过催化扭l的作用产生氨气,再通过氮分离器不断地把生成的氨分离出来,同时未转化的反应气体再进入合成塔循环加工。这就是合成氨的工艺流程。请根据这一描述过程画出流程方框图。
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