Question

合成氨的流程示意圖如下：

回答下列問題：

（1）工業(yè)合成氨的原料是氮氣和氫氣。氮氣是從空氣中分離出來的，通常使用的兩種分離方法是 ， ；氫氣的來源是水和碳氫化合物，寫出分別采用煤和天然氣為原料制取氫氣的化學反應方程式 ， ；

（2）設備A中含有電加熱器，觸媒和熱交換器，設備A的名稱是 ，其中發(fā)生的化學反應方程式為 ；

（3）設備B的名稱是 ，其中m和n是兩個通水口，入水口是 （填“m”或“n”）。不宜從相反方向通水的原因是 ；

（4）設備C的作用是 ；

（5）在原料氣制備過程中混有的CO對催化劑有毒害作用，欲除去原料氣中的CO，可通過以下反應來實現：

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

已知1000K時該反應的平衡常數K=0.627，若要使CO的轉化率超過90%，則起始物中的c(H2O):c(CO)不低于 。

 

Answer 1

：（1）液化、分餾；與碳反應后除去CO2；C+H2OCO+H2；CH4+H2OCO+3H2；（2）合成（氨）塔；N2(g)+3H2(g)2NH3(g)；（3）冷卻塔（或冷凝器）；n；高溫氣體由冷卻塔的上端進入，冷卻水從下端進入，逆向冷卻效果好；（4）將液氨與未反應的原料氣分離；（5）13.8。

【解析】：(1)分離空氣提取氮氣的方法一種是液化和分餾；另一種方法是與碳反應后除去CO2；制取氫氣的兩個方程式分別為：C+H2OCO+H2；CH4+H2OCO+3H2；(2)合成氨的設備名稱是合成塔；合成氨的方程式為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)；(3)冷凝分離產品設備為冷卻塔或冷凝器，入水口應該在下面，此時水流和氣流是逆向的，冷凝效果好；(4)分離器是氣——固分離用設備，分離液氨和未反應的原料氣；(5)設CO、H2O起始濃度分別為x、ymol/L，則轉化的CO的最小值為0.9x

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始 x y 0 0

變化 0.9x 0.9x 0.9x 0.9x

平衡 0.9x y-0.9x 0.9x 0.9x，根據平衡常數列式：（0.9x）2/0.1x（y-0.9x）=0.627，解得：y/x=13.8。故此只要此值大于13.8，轉化率就會超過90%。

【考點定位】此題以合成氨反應為載體，綜合考查了化學與技術模塊的主干知識。