Question

合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：

N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH＝－92．4 kJ·mol^－1一种工业合成氨的简易流程图如下：

（1）在密闭容器中，使2 mol N₂和6 mol H₂混合发生下列反应：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)(正反应为放热反应)，当反应达到平衡时，N₂和H₂的浓度比是    。升高平衡体系的温度(保持体积不变)，混合气体的平均相对分子质量   (填“变大”、“变小”或“不变”) 。

（2）天然气中的H₂S杂质常用氨水吸收，产物为NH₄HS。一定条件下向NH₄HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式： _________________。

（3）步骤Ⅱ中制氢气原理如下：

①CH₄(g)＋H₂O(g) CO(g)＋3H₂(g)   ΔH＝＋206．4 kJ·mol^－1

②CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)    ΔH＝－41．2 kJ·mol^－1

对于反应①，一定可以提高平衡体系中H₂百分含量，又能加快反应速率的措施是________。

a．升高温度           b．增大水蒸气浓度

c．加入催化剂         d．降低压强

利用反应②，将CO进一步转化，可提高H₂产量。若a mol CO和H₂的混合气体(H₂的体积分数为80%)与H₂O反应，得到1．14a mol CO、CO₂和H₂的混合气体，则CO转化率为__________________。

上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)______。

简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：                  。

Answer

（1） 1∶3；变小；（2） 2NH4HS＋O22NH3·H2O＋2S↓

（3） a；70%；（4） Ⅳ；（5）对原料气加压；分离液氨后，未反应的N2、H2循环使用

【解析】

试题分析：（1）在密闭容器中，使2 mol N2和6 mol H2混合发生下列反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，由于消耗的物质的量的比是1:3，加入的物质的量的比是1:3，所以当反应达到平衡时，N2和H2的浓度比是1:3。由于该反应的正反应是放热反应，根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，混合气体的物质的量增大，由于气体的质量不变，所以混合气体的平均相对分子质量变小；（2）天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，根据电子守恒、原子守恒可得该反应的化学方程式是：2NH4HS＋O22NH3·H2O＋2S↓；（3） 对于反应①，该反应的正反应是气体体积增大的吸热反应，所以一定可以提高平衡体系中H2百分含量，则平衡正向移动，同时又能加快反应速率的措施是增大压强或升高温度。故选项是a。②是反应前后气体体积相等的反应，将CO进一步转化，可提高H2产量。若a mol CO和H2的混合气体(H2的体积分数为80%)，其中含有CO的物质的量是0．2amol，与H2O反应，得到1．14a mol CO、CO2和H2的混合气体，气体增加了0．14amol，反应的CO的物质的量是0．14amol；则CO转化率为0．14amol÷0．2amol=70%。上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是Ⅳ；由于该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，所以根据平衡移动原理，本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：有增大压强、适当降低温度、分离液氨后，未反应的N2、H2循环使用等。

考点：考查化学反应方程式的书写、外界条件对化学平衡、化学反应速率的影响的知识。