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2026-06-10 07:14本頁面

　　

【正文】電荷守恒寫出S2O＋4Cl2＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10OH－。10．合成氨是人類科學技術上的一項重大突破，其反應原理為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－ kJmol－1。一種工業合成氨的簡式流程圖如下：(1)天然氣中的H2S雜質常用氨水吸收，產物為NH4HS。一定條件下向NH4HS溶液中通入空氣，得到單質硫并使吸收液再生，寫出再生反應的化學方程式：________________________________________________________________________。(2)步驟Ⅱ中制氫氣的原理如下：①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋ kJmol－1②CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－ kJmol－1對于反應①，一定可以提高平衡體系中H2的百分含量，又能加快反應速率的措施是____________。a．升高溫度　b．增大水蒸氣濃度　c．加入催化劑　d．降低壓強利用反應②，將CO進一步轉化，可提高H2的產量。若1 mol CO和H2的混合氣體(CO的體積分數為20%)與H2O反應， mol CO、CO2和H2的混合氣體，則CO的轉化率為____________。(3)圖(a)表示500 ℃、 MPa條件下，原料氣投料比與平衡時NH3體積分數的關系。根據圖中a點數據計算N2的平衡體積分數：____________。(4)依據溫度對合成氨反應的影響，在圖(b)坐標系中，畫出一定條件下的密閉容器內，從通入原料氣開始，隨溫度不斷升高，NH3物質的量變化的曲線示意圖。　(a)　　　　　　　　　(b)(5)上述流程圖中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是(填序號)________。簡述本流程中提高合成氨原料總轉化率的方法：________________________________________________________________________。【答案】(1)2NH4HS＋O22NH3H2O＋2S↓(2)a　90%(3)%(4)(5)Ⅳ　對原料氣加壓；分離液氨后，未反應的NH2循環使用【解析】(1)由題意可知為空氣中的O2將負二價硫氧化為硫單質，根據電子守恒將方程式配平即可。(2)反應①為氣體物質的量增大的吸熱反應，降低壓強使平衡右移，但反應速率減小，d錯；催化劑不能改變反應限度，即不能改變H2的百分含量，c錯；增大水蒸氣濃度雖可使反應速率增大以及平衡右移，但產物H2的百分含量卻減小，b錯；升高溫度反應速率增大，且平衡正向移動，H2的百分含量增大，a對。CO與H2的混合氣體與水蒸氣的反應中，反應體系中的氣體的物質的量不變，而1 mol混合氣， mol 水蒸氣參加反應，則根據方程式② mol，則其轉化率為100%＝90%。(3)由圖中看出當N2與H2物質的量比為1∶3時，NH3的平衡體積分數最大，為42%。設平衡時轉化的N2的物質的量為x mol，由三段式：　　　　　N2＋3H22NH3 起始(mol): 1 3 0轉化(mol): x 3x 2x平衡(mol): 1－x 3－ 3x 2x100%＝42%，則x＝則平衡時N2的體積分數為100%＝%。(4)作圖時要注意開始時NH3物質的量不斷增多，是因為反應正向進行(反應未達平衡)，達到一定程度后反應達到平衡而此時溫度繼續升高，平衡逆向移動，NH3的物質的量減小。(5)熱交換器可以使需要加熱的物質得到加熱，還可以使需要冷卻的物質得到冷卻，能充分利用能量。合成氨反應為氣體物質的量減小的反應，加壓利于反應正向進行；此外，循環利用可反復利用原料，提高原料利用率。

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