題目列表(包括答案和解析)
氨的工業合成工藝的成熟推動了人類文明的進步,不少科技工作者為了尋找廉價的氨的制備方法,進行了前赴后繼的探索性工作。請回答下列各題:
(1)用氫氣和氮氣合成氨是一個可逆反應,化學方程式如下:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。已知,在常溫下,1g H2完全轉化為NH3,放出的熱量為15.4kJ。
①請寫出該反應的熱化學方程式 。常溫下,將10mol N2和30mol H2放入合成塔中,放出的熱量 (填“大于”或“大于”或“小于”)924 kJ
②如果一個反應的△H-T△S<0,則該反應能夠自發進行。已知該反應的△S=-198.2J?K-1?mol-1。請判斷上述氨氣的合成反應在常溫下 (填“能”或“不能”)自發進行。(2)Marnellos和Stoukides發明了電化學制備氨氣方法,該方法用SCY陶瓷將陽極和陰極隔開,SCY陶瓷具有高質子導電性,其作用是傳遞H這種方法實現了高溫常壓下高轉化率的電化學合成氨。已知陽極發生的電極反應為:H2→2H++2e-。則陰極的電極反應為 。
在氨的工業合成中,有三個關鍵的技術問題,請結合所學知識解決它們。
(1)合成氨的化學原理是N2+3H2??2NH3,在工業上選擇20~50 MPa的較高壓強和450 ℃左右的溫度來進行反應,請結合有關的化學原理解釋。
(2)在生產過程中需要大量氫氣,現有以下幾種獲得氫氣的方法,請你選出最適宜的,并說明理由。
A.電解水制取氫氣
B.由煤或焦炭來制取氫氣:煤或焦炭經加熱,熾熱的炭與水蒸氣反應生成氫氣
C.由天然氣或重油制取氫氣:天然氣的主要成分甲烷在高溫、催化劑的作用下與水蒸氣反應生成氫氣和一氧化碳;一氧化碳在催化劑存在的條件下與水蒸氣反應得到氫氣和二氧化碳
(3)合成氨的生產工藝流程:首先用適當的方法生產出合成氨的原料氣——氮氣和氫氣。氮氣和氫氣的混合氣體在合成塔中于一定條件下,通過催化劑的作用產生氨氣,再通過氨分離器不斷地把生成的氨分離出來,同時未轉化的反應氣體再進入合成塔循環加工。這就是合成氨的工藝流程。請根據這一描述過程畫出流程方框圖。
在氨的工業合成中,有三個關鍵的技術問題,請結合所學知識解決它們:
(1)合成氨的化學原理是N2+3H2 2NH3,在工業上選擇20―50MPa的較高壓強和 500
的溫度來進行反應,請結合有關的化學原理解釋。
(2)在生產過程中需要大量氫氣,現有以下幾種獲得氫氣的方法,請你選出最適宜的,并說明理由。
A.電解水制取氫氣;B.由煤或焦碳來制取氫氣:煤或焦碳經加熱,熾熱的炭與水蒸氣反應生成氫氣;C.由天然氣或重油制取氫氣:天然氣的主要成分甲烷在高溫、催化劑的作用下與水蒸氣反應生成氫氣和一氧化碳,一氧化碳在催化劑存在的條件下與水蒸氣反應得到氫氣和二氧化碳。
(3)合成氨的生產工藝流程:首先用適當的方法生產出合成氨的原料氣一一氮氣和氫氣。
氮氣和氫氣的混合氣體在合成塔一定條件下,通過催化扭l的作用產生氨氣,再通過氮分離器不斷地把生成的氨分離出來,同時未轉化的反應氣體再進入合成塔循環加工。這就是合成氨的工藝流程。請根據這一描述過程畫出流程方框圖。
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