《合成氨條件》練習題及答案

時間：2021-06-15 18:11:12 試題我要投稿

《合成氨條件》練習題及答案

　　基礎練習

　　一、選擇題

　　1、合成氨工業有下列生產流程：①原料氣的制備 ②氨的合成 ③原料氣的凈化和壓縮 ④氨的分離。其先后順序是( )。

　　A、①②③④ B、④③②① C、①③②④ D、②③④①

　　答案：C

　　2、工業上合成氨采用500℃左右的溫度，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，工廠應采取的正確措施是( )。

　　A、高溫、高壓 B、適當溫度、高壓、催化劑C、低溫、低壓 D、低溫、高壓、催化劑

　　答案：B

　　4、在密閉容器中進行合成氨反應，達到平衡后，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轉化率可采用的方法是( )。

　　①降低溫度 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，原料氣必須凈化的原因是____________________。

　　(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)當升高平衡體系的溫度(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并維持壓強不變，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，并保持體積不變，平衡____________________移動。

　　(6)當達到平衡時，充入Ar氣，并保持壓強不變，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分解后達到平衡，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、加熱到相同溫度，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的正確關系是( )。

　　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固體置于容積不變的容器中，在某溫度下發生下列反應：

　　Ag2SO4(固) Ag2O(固)+SO3(氣)

　　2SO3(氣) 2SO2(氣)+O2(氣)

　　經10min后，反應達到平衡時，[SO3]=0、4mol／L，[SO2]=0、1mol／L。別下列敘述中不正確的是( )。

　　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，在相同溫度下裝入同比例混合且質量相等的H2和N2的混合氣體，并保持溫度不變。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、大于12％ B、小于12％ C、等于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，下列敘述中錯誤的是( )。

　　A、化學反應速率：乙>甲 B、平衡后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

　　在一定溫度下，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℃，是由于__________；

　　答案：保證催化劑活性達到所需要的最佳溫度，以提高反應速率，縮短達到平衡所需要的時間

　　(3)壓強采用__________，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，溫度仍不變，通入1、OmolNH3、__________molN2和__________molH2，才能使容器內的壓強仍為P。平衡時N2物質的量的取值范圍在__________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后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)低溫、加壓 (3)高溫、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：

　　“初步處理后的廢氣中含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，然后與流量為25L／h的NH3混合，再噴入流量為290g／h的'水，此時氣體溫度迅速從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)降溫有利于生成(NH4)2SO4，高溫(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)