《化学反应条件的优化—工业合成氨》习题2

《《化学反应条件的优化—工业合成氨》习题2》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、《化学反应条件的优化一工业合成氨》习题一、单项选择题1.下面是合成氨的简要流程示意图:N2（l卿）HQ体积）液氨沿X路线回去的物质是（）0A.N2和H2B.催化剂C.NH3D.H2解析:反应混合气经过合成塔发生反应:N2+3H2—2XH3,成分变为N2、H2、NH3的混合气体,经冷凝，7H3液化，N2、H2沸点很低，未液化，故再送入压缩机，循环使用，提高原料利用率。答案:A2.下列说法能够用勒・夏特列原理來解释的是（）。A.加入催化剂可以提高单位时间氨的产量B.高压有利于氨的合成反应C.700K高温比室温更有利于合成氨的反应

2、D.恒温恒容下，在合成氨平衡体系屮充入He,使压强增大，则平衡正向移动，NH3增多解析:A项中加入催化剂只能加快反应速率，缩短到达平衡的时间，提高单位时间内的产量,不能使化学平衡发生移动。B项中合成氨是一个气体体积减小的反应，所以增大压强，使平衡正方向移动，有利于合成氨，符合勒•夏特列原理。C项中因为合成氨是一个放热反应，所以从化学平衡移动角度分析，应采用较低温度。700K高温较室温不利于平衡向合成氨方向移动。采用700K既考虑到温度对速率的影响，更主要的是700K左右催化剂活性最大。D项中恒温恒容下充血，惰性气体He不与N

3、2、1【2、NII3反应。虽总压强增大了，实际上平衡体系各成分浓度不变（即分压不变），所以平衡不移动，NH3的产量不变。答案:B3.有关合成氨工业的说法中，正确的是（）。A.从合成塔出来的混合气体，其屮氨只占15%,所以生产氨的工厂的效率都很低B.由于氨易液化，氮气和氢气在实际生产中循环使用，所以整体来说氨的产率很高A.合成氨工业的反应温度控制在700K,目的是使化学平衡向正反应方向移动B.我国的合成氨厂采用的压强是2X107^5X107Pa,因为该压强下铁触媒的活性最大解析：虽然从合成塔出來的混合气体中氨只占15%,但由于

4、原料氮气和氢气循环使用和不断分离出液氨，所以合成氨的工厂的生产效率还是很高的，因此A选项不正确。控制反应温度在700K,—是为了使反应速率不至于很低，二是因为催化剂在此温度下的活性最大，因此C选项不正确。我国的合成氨厂采用的压强是2X107^5X107Pa,并不是因为该压强下铁触媒的活性最大，而是从压强对反应速率和化学平衡的影响來考虑的，因此D选项不正确。答案:B1.合成氨反应通常控制在20〜50MPa的压强和700K左右的温度，且进入合成塔的氮气和氢气的体积比为1：3,经科学测定，在相应条件下氮气和氢气反应所得氨的平衡浓度

5、(体积分数)如下表所示：20MPa60MPa700K19.142.2而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%,这表明()。A.表中所测数据有明显误差B.生产条件控制不当C.氨的分解速率大于预测值D.合成塔屮的反应并未达到平衡解析:表川数据为通过科学实验所得，不可能有明显误差；合成氨连续操作，不可能对生产条件控制不当；平衡浓度问题与速率的大小没有直接关系，因此答案选D。这说明合成氨工业考虑单位时间的产量问题，并未让合成氨反应达到平衡，因为让反应达到平衡需要一定的时间，时间太长得不偿失。答案:D5.已知常温常压下，N2(g

6、)和H2(g)反应生成2molNH3(g)放出92.4kJ热量。在同温同压下向密闭容器中通入1molN2和3molH2,达到平衡时放出热量为QIkJ,向另一体积相同的密闭容器中通入0.5molN2、1.5mol112和1molNH3,相同条件下达到平衡时放出热量为Q2kJ,则下列关系式正确的是()。A.2Q2=Q1=92.4B.Q2

7、以Ql<92.4kJ；在另一容器中充入0.5molN2、1.5molH2、1molNH3,在合成NH3的过程中放出的热量Q2必小于Q1。答案:B6.一定温度下，向一个容积为2L的事先装入催化剂的真空密闭容器中通入1inolN2和3molH2,3min后测得容器压强是起始压强的0.9倍，在此时间内，用H2的量的变化来表示该反应的平均反应速率v(H2)是()oA.0.2mol・L~1•min-1B.0.6mol・L~1•min-1C.0.1mol•LT•min-1D.0.3mol•LT•min-1v(H2)=错误!未找到引用源。

8、=0.1mol•L-l•min-1解析：N2+3H2L2NH3初始/mol130转化/molX3x2x平衡/mol1-X3-3x2x错误!未找到引用源。=0.9x=0.2mol答案:C二、双项选择题7.可逆反应N2+3H2—2NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列