合成氨原料可以由天然氣制�。�
其主要反應(yīng)為：CH4（g）+H2O（g）→CO（g）+3H2（g）
（1）1m3（標(biāo)準(zhǔn)狀況）CH4按上式完全反應(yīng)，產(chǎn)生H2______mol．（計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)）
（2）CH4和O2的反應(yīng)為：2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g）
設(shè)CH4同時(shí)和H2O（g）及O2（g）反應(yīng)．1m3（標(biāo)準(zhǔn)狀況）CH4按上述兩式完全反應(yīng)，產(chǎn)物氣體的體積V（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為______ 
m3．（填體積取值范圍）
（3）CH4和H2O（g）及富氧空氣（O2含量較高，不同富氧空氣氧氣含量不同）混合反應(yīng)，產(chǎn)物氣體組成如下表：
氣體 CO H2 N2 O2
體積（L） 25 60 15 2.5
計(jì)算該富氧空氣中O2和N2的體積比
VO2
VN2
=______．
（1）1m3（標(biāo)準(zhǔn)狀況）CH4的物質(zhì)的量為
1000L
22.4L/mol
=44.6mol，
CH4（g）+H2O（g）→CO（g）+3H2（g）
1mol                       3mol
44.6mol                    n
n=44.6×3mol=134mol，故答案為：134；
（2）1m3甲烷完全和氧氣反應(yīng)生成3m3氣體，完全和水反應(yīng)生成4m3氣體，
則產(chǎn)物氣體的體積V（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為3m3＜V＜4m3，
故答案為：3＜V＜4；
（3）設(shè)H2O為xmol，O2為ymol，則
x+2y=25
3x+4y=60

x=10，y=7.5
VO2
VN2
=
7.5+2.5
15
=
2
3

故答案為：
2
3
．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

（2012?開封一模）[選修2-化學(xué)與技術(shù)]合成氨的流程示意圖如下：

回答下列問題：
（1）設(shè)備A中含有電加熱器，觸媒和熱交換器，其中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為
N2+3H2
催化劑
高溫高壓
2NH3
N2+3H2
催化劑
高溫高壓
2NH3
，設(shè)備A的名稱是
合成塔
合成塔
；
（2）設(shè)備B中m和n是兩個(gè)通水口，入水口是
n
n
（填“m”或“n”）．不宜從相反方向通水的原因是
高溫氣體從冷卻塔的上端進(jìn)入，冷卻水應(yīng)從下端進(jìn)入，逆向冷卻效果好
高溫氣體從冷卻塔的上端進(jìn)入，冷卻水應(yīng)從下端進(jìn)入，逆向冷卻效果好
；
（3）工業(yè)合成氨的原料是氮?dú)夂蜌錃猓獨(dú)馐菑目諝庵蟹蛛x出來的，通常使用的兩種分離方法是
液化
液化
，
分餾
分餾
；
（4）天然氣、重油、煤都可以與水反應(yīng)制得氫氣．下表是某合成氨廠采用不同原料的相對投資和能量消耗．
原料 天然氣 重油 煤
相對投資費(fèi)用 1.0 1.5 2.0
能量消耗/J?t-1 28109 38109 48109
①依據(jù)上表信息，你認(rèn)為采用
天然氣
天然氣
為原料最好；
②請寫出甲烷在高溫、催化劑的作用下與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳的化學(xué)方程式：
CH4+H2O
   高溫   
.
催化劑
CO+3H2
CH4+H2O
   高溫   
.
催化劑
CO+3H2
；
③已知C（s）、CO（g）和H2（g）完全燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：
C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-394kJ/mol；
2CO2（g）+O2（g）═CO2（g）△H=-566kJ/mol；
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-484kJ/mol；
試寫出由C與水蒸氣在高溫條件下反應(yīng)生成氫氣與一氧化碳的熱化學(xué)方程式
C（S）+H2O（g）
 高溫 
.
 
CO（g）+H2（g） △H=+131KJ/mol
C（S）+H2O（g）
 高溫 
.
 
CO（g）+H2（g） △H=+131KJ/mol
；
（5）在合成氨生產(chǎn)中，將生成的氨及時(shí)從反應(yīng)后的氣體中分離出來．運(yùn)用化學(xué)平衡的知識分析這樣做的理由：
移走氨氣，減小生成物濃度，平衡右移，有利于氨合成
移走氨氣，減小生成物濃度，平衡右移，有利于氨合成
．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

氨在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，2008年，我國氨產(chǎn)量接近500萬噸．下圖是合成氨的簡要流程．

（1）下表是空氣中部分氣體的沸點(diǎn)．將空氣液化加熱分餾，依據(jù)下表數(shù)據(jù)判斷，最先氣化得到的氣體是
氦氣
氦氣
．
氣體名稱 氨氣 氧氣 氦氣 氖氣 氬氣 氪氣 氚氣
沸點(diǎn)/℃ -196 -183 -269 -264 -186 -153 -108
（2）天然氣、重油、煤都可以與水反應(yīng)制得氫氣．下表是某合成氨廠采用不同原料的相對投資和能量消耗．
原料 天然氣 重油 煤
相對投資費(fèi)用 1.0 1.5 2.0
能量消耗/J?t-1 28×109 38×109 48×109
①依據(jù)上表信息，你認(rèn)為采用
天然氣
天然氣
為原料最好．
②請寫出甲烷在高溫、催化劑的作用下與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳的化學(xué)方程式：
CH4+H2O
 催化劑 
.
高溫
CO+3H2
CH4+H2O
 催化劑 
.
高溫
CO+3H2
．
③已知C（s）、CO（g）和H2（g）完全燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：
C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-394kJ?mol-1；
2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566kJ?mol-1；
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-484kJ?mol-1；
試寫出由C于水蒸氣在高溫條件下反應(yīng)生成氫氣與一氧化碳的熱化學(xué)方程式
C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131kJ?mol-1
C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131kJ?mol-1
．
（3）下表是在某種催化劑作用下用體積比為1：3的氮、氫混合氣反應(yīng)應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．
NH3含量%
壓強(qiáng)/MPa


溫度/℃		 0.1 10 20 30 60 100
200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8
300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8
500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
①依據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷，合成氨反應(yīng)N2+3H22NH3的△H
＜
＜
（填“＞”、“＜”或“無法判斷”）0，請簡要說明理由
相同條件下，升高溫度，NH3含量減小，平衡左移，逆反應(yīng)吸熱，正反應(yīng)放熱
相同條件下，升高溫度，NH3含量減小，平衡左移，逆反應(yīng)吸熱，正反應(yīng)放熱
；
②該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為
c2(NH3)
c(N2)?c3(H2)
c2(NH3)
c(N2)?c3(H2)
．
③在300℃、10MPa下，合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體的體積是反應(yīng)開始時(shí)的
0.66
0.66
倍．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

（2012?閘北區(qū)二模）合成氨的原料氣之一氫氣可由天然氣（甲烷）與水蒸汽在一定條件下反應(yīng)制得：
CH4+H2O （g）→CO+3H2①；    CO+H2O （g）→CO2+H2②
CO和CO2都可以合成甲醇：
CO+2H2→CH3OH  ③；        CO2+3H2→CH3OH+H2O  ④
（1）1m3CH4與足量水蒸氣反應(yīng)，理論上最多可制得同溫同壓下的H2
4
4
m3；現(xiàn)有100mol CH4，與水蒸汽充分反應(yīng)產(chǎn)生的CO和CO2的體積比為3：1，則此時(shí)產(chǎn)生的氣體（不含CH4）中H2有
325
325
mol；若以150L CH4和H2O的混合氣體為原料，制備CO、CO2和H2混合氣體，當(dāng)CH4和H2O均完全反應(yīng)后，在相同條件下反應(yīng)后氣體的體積為
250L＜v＜300L
250L＜v＜300L
 （寫范圍）．
（2）若反應(yīng)①的氣體產(chǎn)物共為V1L，則合成甲醇時(shí)H2過量0.25V1L；反應(yīng)②的氣體產(chǎn)物共為V2L，則合成甲醇時(shí)H2不足（H2少V2L）．為了充分利用原料，可將兩個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物混合使用，則V1與V2最佳比例為
4：1
4：1
．
（3）若以CH4、CO、H2O混合氣體為原料氣在一定條件下充分反應(yīng)，所得氣體用以合成甲醇，為使原子利用率都達(dá)到100%，則CH4、CO、H2O的最佳配比為
1：2：1
1：2：1
．
（4）為了充分利用原料，合成氨廠也可同時(shí)生產(chǎn)甲酸和甲醇．有關(guān)反應(yīng)式為：
2CH4+O2→2CH3OH  ⑤；    CO2+H2→HCOOH  ⑥；
由空氣制得的液態(tài)氮和液態(tài)氧的物質(zhì)的量之比為4：1，若充分利用液態(tài)氮以及CH4與足量水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)，每生產(chǎn)80mol NH3（設(shè)水氣足量），得到20mol HCOOH，試計(jì)算同時(shí)可得到CH3OH的物質(zhì)的量．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

（11分）氨在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，2008年，我國氨產(chǎn)量接近500萬噸。下圖是合成氨的簡要流程。

   （1）天然氣、重油、煤都可以與水反應(yīng)制得氫氣。下表是某合成氨廠采用不同原料的相對投資和能量消耗。

原料[

天然氣

重油

煤

相對投資費(fèi)用

1.0

1.5

2.0

能量消耗/J·t—1

28109

38109

48109

①依據(jù)上表信息，你認(rèn)為采用         為原料最好。

②請寫出甲烷在高溫、催化劑的作用下與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳的化學(xué)方程式：                         。

③已知C（s）、CO（g）和H2（g）完全燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：

C（s）+O2（g）===CO2（g）       △H=-394kJ·mol—1； 

2CO（g）+O2（g）===2CO2（g）△H=-566kJ·mol—1；

2H2（g）+O2（g）===2H2O（g） △H=-484 kJ·mol—1；

試寫出由C與水蒸氣在高溫條件下反應(yīng)生成氫氣與一氧化碳的熱化學(xué)方程式             。

（2）下表是在某種催化劑作用下用體積比為1：3的氮、氫混合氣反應(yīng)應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

①依據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷，合成氨反應(yīng)N2+3H2NH3的△H      0（填“＞”、“＜”或“無法判斷”，請簡要說明理由                     ；

②該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為                 。

③在300℃、10MPa下，合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體的體積是反應(yīng)開始時(shí)的         倍。

 

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科目：高中化學(xué) 來源：2012-2013學(xué)年北京市朝陽區(qū)高三上學(xué)期期末考試化學(xué)試卷（解析版） 題型：簡答題

天然氣（以甲烷計(jì)）在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛。

Ⅰ．在制備合成氨原料氣H2 中的應(yīng)用

（1）甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化法制H2的主要轉(zhuǎn)化反應(yīng)如下：

CH4(g) + H2O(g)  CO(g) + 3H2(g)    ΔH = +206.2 kJ/mol

CH4(g) + 2H2O(g)  CO2(g) +4H2(g)   ΔH = +165.0kJ/mol

上述反應(yīng)所得原料氣中的CO能使氨合成催化劑中毒，必須除去。工業(yè)上常采用催化劑存在下CO與水蒸氣反應(yīng)生成易除去的CO2，同時(shí)又可制得等體積的氫氣的方法。此反應(yīng)稱為一氧化碳變換反應(yīng)，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是         。

（2）CO變換反應(yīng)的汽氣比（水蒸氣與原料氣中CO物質(zhì)的量之比）與CO平衡變換率

（已轉(zhuǎn)化的一氧化碳量與變換前一氧化碳量之比）的關(guān)系如下圖所示：

汽氣比與CO平衡變換率的關(guān)系

析圖可知：

① 相同溫度時(shí)，CO平衡變換率與汽氣比的關(guān)系是      。

② 汽氣比相同時(shí)，CO平衡變換率與溫度的關(guān)系是      。

（3）對于氣相反應(yīng)，用某組分（B）的平衡壓強(qiáng)（pB）代替物質(zhì)的量濃度也可以表示平衡常數(shù)（記作Kp），則CO變換反應(yīng)的平衡常數(shù)表示式為：Kp=         。隨溫度的降低，該平衡常數(shù)       （填“增大”“減小”或“不變”）。

Ⅱ．在熔融碳酸鹽燃料電池中的應(yīng)用

以熔融Li2CO3和K2CO3為電解質(zhì)，天然氣經(jīng)內(nèi)重整催化作用提供反應(yīng)氣的燃料電池示意圖如下：

（1）外電路電子流動(dòng)方向：由   流向    （填字母）。

（2）空氣極發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是     。

（3）以此燃料電池為電源電解精煉銅，當(dāng)電路有0.6 mol e‑ 轉(zhuǎn)移，有      g 精銅析出。

 

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