基礎練習
一、選擇題
1、合成氨工業有下列生產流程：①原料氣的製備 ②氨的合成 ③原料氣的淨化和壓縮 ④氨的分離。其先後順序是( )。
A、①②③④ B、④③②① C、①③②④ D、②③④①
答案：C
2、工業上合成氨採用500℃左右的温度，其原因是①適當加快NH3 的合成速率；②提高H2的轉化率；③提高氨的產率；④催化劑在500℃左右時其活性最好( )。
A、① B、①③ C、①④ D、②③④
答案：C
3、有平衡體系CO(氣)+2H2(氣)CH3OH(氣)(正反應為放熱反應)，為了增加甲醇的產量，工廠應採取的正確措施是( )。
A、高温、高壓 B、適當温度、高壓、催化劑C、低温、低壓 D、低温、高壓、催化劑
答案：B
4、在密閉容器中進行合成氨反應，達到平衡後，將平衡體系中各物質的濃度增加到原來的2倍，則產生的結果是( )。
A、平衡向正反應方向移動 B、平衡向逆反應方向移動C、平衡不移動 D、NH3的質量分數增加
答案：A
5、合成氨所需的氫氣可由煤與水反應制得，其中有一步反應為CO+H2O(氣)CO2+H2(正反應為放熱反應)。欲提高CO轉化率可採用的方法是( )。
①降低温度 ②增大壓強 ③使用催化劑 ④增大CO的濃度 ⑤增大水蒸氣的濃度
A、①②③ H、④⑤ C①⑤ D、⑤
答案：C
二、填空題
6、(1)合成氨工業中，選擇的適宜條件為____________________。
(2)合成氨時，原料氣必須淨化的原因是____________________。
(3)工業上用焦炭、水、空氣為原料制氨時，碳與氨的物質的量之比為__________，有關方程式為 ______________________________。
答案：(1)2×107～5×107pa，500℃，Fe作催化劑
(2)防止雜質使合成氨所用的催化劑“中毒”
(3)3：4;C+H2O(氣) CO+H2，CO+H2O CO2+H2，N2+3H2 2NH3
7、在密閉容器內，使1mo1N2和3mo1H2混合發生下列反應：3H2+N22NH3(正反應為放熱反應)。
(1)當反應達到平衡時，N2和H2的濃度之比是__________。
(2)當升高平衡體系的温度(保持體積不變)，則混合氣體的平均式量__________，密度__________。
(3)當達到平衡時，充人N2並維持壓強不變，平衡向__________移動。
(4)當達到平衡時，將[N2]、[H2]、[NH3]同時增大1倍，平衡向__________移動。
(5)當達到平衡時，充入Ar氣，並保持體積不變，平衡____________________移動。
(6)當達到平衡時，充入Ar氣，並保持壓強不變，平衡向____________________移動。
答案：(1)1：3 (2)減小；不變 (3)正方向 (4)正方向 (5)不 (6)逆方向
8、下面是合成NH3的簡要流程示意圖
(1)寫出所含物質的化學式A__________、B__________、C__________。
(2)寫出設備的名稱D__________、E__________。
答案：(1)A：N2和H2 B：NH3 C：N2H2
(2)D：合成塔 E：氨分離器
綜合練習
一、選擇題
1、在一定條件下，下述反應達到平衡：CO(氣)+2H2(氣)CH3OH(氣)，若以m表示反應前H2與CO的物質的量之比，a表示CO的轉化率，y為平衡混合物中CH3OH的體積分數，可推出y=f(a，m)的數學表達式。下面四個式子中正確的是( )。
A、 B、 C、 D、
答案：C
2、將裝有1mo1aN3的密閉容器加熱，部分NH3分解後達到平衡，此時混合氣體中NH3的體積分數為x％，若在同一容器中最初加入的是2molNH3，密封、加熱到相同温度，反應達到平衡時，設此時混合氣體中NH 的體積分數為y％。則x和y的正確關係是( )。
A、x>y B、x<y C、x=y D、x≥y
答案：B
3、在某合成氨廠合成氨的反應中，測得合成塔入口處氣體N2、H2、NH3的體積比為6：18：1，出口處氣體N2、H2、NH3的體積比為9：27：8，則氮氣的轉化率為( )；
A、75％ B、50％ C、25％ D、20％
答案：C
4、將一定質量的Ag2SO4固體置於容積不變的容器中，在某温度下發生下列反應：
Ag2SO4(固) Ag2O(固)+SO3(氣)
2SO3(氣) 2SO2(氣)+O2(氣)
經10min後，反應達到平衡時，[SO3]=0、4mol／L，[SO2]=0、1mol／L。別下列敍述中不正確的是( )。
A、SO3的分解率為20％ B、10min內 (O2)=0、005mol／(Lmin)
C、容器內氣體的密度為40g／L。 D、加壓，容器內固體的質量不變
答案：D
5、兩密閉容器a、b開始時體積相同，a保持壓強不變，b保持容積不變，在相同温度下裝入同比例混合且質量相等的H2和N2的混合氣體，並保持温度不變。當反應達到平衡時，a容器中N2的轉化率為12％，則此時b容器中N2的轉化率是( )。
A、大於12％ B、小於12％ C、等於12％ D、無法確定
答案：B
6、在相同條件下(T=500K)，有相同體積的甲、乙兩容器，甲容器中充入1gSO2和1gO2，乙容器中充入2gSO2和2gO2，下列敍述中錯誤的是( )。
A、化學反應速率：乙>甲 B、平衡後O2的濃度：乙>甲
C、SO2轉化率：乙>甲 D、平衡混合氣中SO2的體積分數：乙>甲
答案：C
7、CO2和H2的混合氣體加熱到850℃時，可建立下列平衡：
CO2+H2CO+H2O
在一定温度下，反應平衡時有90％的氫氣變成水，且[CO2][H2]=[CO][H2O]，則原混合氣體中CO2和H2的分子數之比是( )。
A、1：1 B、5：1 C、9：1 D、1：10
答案：C
二、填空題
8、在硫酸工業中，通過下列反應使SO2轉化為SO3：
2SO2+O2 2SO3(正反應為放熱反應)
已知常壓下平衡混合氣體中SO3的體積分數為91％。試回答：
(1)在生產中常用過量的空氣，是為了__________；
答案：增大O2濃度，提高SO2的轉化率
(2)加熱到400℃～500℃，是由於__________；
答案：保證催化劑活性達到所需要的最佳温度，以提高反應速率，縮短達到平衡所需要的時間
(3)壓強採用__________，原因是______________________________；
答案：常壓；常壓下平衡混合氣中SO3的體積分數已達到91％，若再加壓，對設備及動力系統要求高，成本高
(4)常用濃H2SO4來吸收SO3而不用水，是因為____________________；
答案：用水吸收SO3易形成酸霧，吸收速率慢
(5)尾氣中的SO2必須回收，是為了____________________。
答案：減少對環境的污染
9、在一定條件下，把3mo1N2和3molH2通入一個定容的密閉容器中，發生如下反應：N2+3H22NH3，當反應達到平衡狀態，容器內的壓強為P。若在上述完全相同的容器中，温度仍不變，通入1、OmolNH3、__________molN2和__________molH2，才能使容器內的壓強仍為P。平衡時N2物質的量的取值範圍在__________mol至__________mol之間，NH3的量在__________mol至__________mol之間。若達到平衡時，H2和NH3均為1、5mol，你認為可能嗎?__________(填“可能”或“不可能”)。
答案：2、5；1、5；2；3；0；2；不可能
10、合成氨工業中，原料氣(N2、H2及少量CO、NH3的混合氣)在進入合成塔前常用醋酸二氨合銅
(I)溶液來吸收原料氣中的CO，其反應是：
[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]AcCO(正反應為放熱反應)
(1)必須除去原料氣中CO的原因是____________________。
(2)醋酸二氨合銅(I)吸收CO的生產適宜條件應是____________________。
(3)吸收CO後的.醋酸銅氨液經過適當處理又可再生，恢復其吸收CO的能力以供循環使用。醋酸銅氨液再生的生產適宜條件應是____________________。
答案：(1)防止催化劑中毒
(2)低温、加壓 (3)高温、低壓
拓展練習
1、為了除去工業廢氣中的SO2，可將SO2轉化成(NH4)2SO4。據有關資料介紹，摘錄如下：
“初步處理後的廢氣中含0、2％的SO2(體積分數)，10％的O2(體積分數)，在400℃時，以5m3/h的速度通過V2O5觸煤層，然後與流量為25L／h的NH3混合，再噴入流量為290g／h的水，此時氣體温度迅速從400℃下降至200℃，在熱的結晶的裝置中得到(NH4)2SO4晶體。”據此資料回答下列問題：
(1)按反應式2SO2+O22SO3，SO2與O2的物質的量之比為2：1，資料中卻用1：50，原因是______________________________。
(2)進行冷卻的原因是______________________________。
(3)某工廠廢氣中含0、4％的SO2和0、5％的O2，你認為該怎樣利用上述資料?答：____________________。
(4)如果某工廠沒有NH3，只有生石灰，你認為又該怎樣利用上述資料?答：______________________________。
(5)若將SO2全部轉化為SO3，SO3全部轉化成(NH4)2SO4，則資料中NH3的每小時通入量至少應是__________L，由此可得出NH3的利用率為__________。
答案：(1)增大O2的濃度，提高SO2的轉化率
(2)降温有利於生成(NH4)2SO4，高温(NH4)2SO4會分解
(3)O2的量不足，向廢氣中增大空氣的量
(4)用生石灰代替NH3
(5)20；80%
2、在763K、3、04×104kPa時，用CO和H2作為原料合成CH3OH，存在下列平衡：
CO(氣)+2H2(氣)CH3OH(氣)
當原料中H2和CO的比例不同時，對CO的轉化率及平衡混合物中甲醇的體積分數都有影響。
(1)設H2和CO的起始物質的量之比為m，平衡時CO的轉化率為a，平衡混合物中甲醇的體積分數為y，試推斷m、a、y，三者的相互關係並以y=f(d，m)的函數表達式表示出來。
答案：
(2)將下表已知數據代人導出的表達式中進行計算，把計算結果填人表中有關空格中：
m a Y
1 0、25
2 0、45
3 19、35%
答案：
m a y
1 0．25 16．67％
2 0．45 21．43％
3 0．56 19．35％
(3)根據上表數據，判斷用CO和H2合成甲醇時，H2和CO的最佳體積比是多少?並簡述依據。
答案：分析上表中數據不難看出，當，m=2時，CO的轉化率較大，此時平衡混合氣中CH3OH的體積分數最高
最佳比為H2:CO=2：1
文萃咖
