20xx人教版高中化學(xué)選修2第4課時(shí)合成氨的基本生產(chǎn)過(guò)程和合成氨工業(yè)的發(fā)展-資料下載頁(yè)
2024-12-09 15:09本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】高壓的合成氨裝置。1910年，德國(guó)建立了世界上第一座合成氨試驗(yàn)廠，1913年，又建立了。生產(chǎn)規(guī)模的合成氨廠。從此以后，合成氨工業(yè)便迅速發(fā)展起來(lái)。②水蒸氣與碳?xì)浠衔锏姆磻?yīng)，用方程式表示為：，③CO2的除去，用方程式表示為：。態(tài)可燃物、態(tài)可燃物為原料。、法（用溶劑吸收濃縮，CO2也可用來(lái)生產(chǎn)和等。②在原料氣凈化的最后，還要將原料氣作精制處理使雜質(zhì)的含量減少到最低程度。法之一是用醋酸、銅和氨配成的溶液來(lái)吸收H2S、CO、CO2、O2等雜質(zhì)。是將混合氣體通過(guò)冷凝器使氨液化。循環(huán)操作的主要目的在于充分地利用原料、降低成本；③除去CO：制造原料氣過(guò)程中產(chǎn)生的CO必須變成CO2除去。壓縮機(jī)，再送到合成塔中進(jìn)行反應(yīng)。力、物力，降低產(chǎn)品的成本。用作生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品的原料。例如，農(nóng)業(yè)上使用的氮肥如尿素、硝酸銨、磷酸銨、硫酸銨、
【正文】 3)防止催化劑中毒 (1 分 ) (4)氫氣、氮?dú)獾难h(huán)利用 (1 分 )；利用反應(yīng)產(chǎn)生的熱預(yù)熱合成氣體 (1 分 ) 【解析】 (1)整個(gè)工藝流程圖示分為三部分，即造氣、凈化和合成氨裝置。其中“洗滌塔”就是凈化裝置，而合成塔則是合成氨氣的裝置，另外還有氨氣分離裝置。 (2)圖示中進(jìn)入“轉(zhuǎn)化爐”的氣體是甲烷與水蒸氣，而出來(lái)的氣體有氫氣、 CO，故在轉(zhuǎn)化爐中發(fā)生的甲烷與水蒸氣的反應(yīng)；轉(zhuǎn)化爐中的 CO 產(chǎn)物對(duì)制備合成氨無(wú)用，故在“變換塔”中 通入水蒸氣使之與一氧化碳反應(yīng)可以制備氫氣。 (3)工業(yè)合成氨需要催化劑，而催化劑往往會(huì)因?yàn)殡s質(zhì)的存在而降低催化效果，所以需要除雜。 B 組（ 課后拓展 ） NH3 所需的 H2 可由煤與 H2O 反應(yīng)制得，其中有一步反應(yīng)為 CO(g)＋ H2O(g) CO2(g)＋ H2(g) ΔH0。欲提高 CO 轉(zhuǎn)化率可采用的方法可能有： ① 降低溫度； ② 增大壓強(qiáng)； ③ 使用催化劑； ④ 增大 CO 的濃度； ⑤ 增大水蒸氣的濃度，其中正確的組合是 ( ) A.①②③ B.④⑤ C.①⑤ D.⑤ 【解析】該可逆反應(yīng)的特點(diǎn)為：①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；②反應(yīng)前后氣體體積不改變。結(jié)合勒夏 特列原理可選出答案。 的恒容密閉容器中充入 mol N2 和 ，進(jìn)行反應(yīng)： N2(g)+3H2(g) 2NH3 (g) H? = — 92. 4kJmol— 1，在不同溫度下達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得 H2的體積分?jǐn)?shù)如下表所示，下列說(shuō)說(shuō)法正確的是 ( ) T/℃ 200 300 400 H2 的體積分?jǐn)?shù) a1 a2 25% A .a1a2 400℃下進(jìn)行，則達(dá)到平衡時(shí) N2 的轉(zhuǎn)化率為 20% 300℃下進(jìn)行，則 達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)放出的熱量為 kJ 200℃下進(jìn)行，則達(dá)到平衡畸時(shí) N2的體積分?jǐn)?shù)為 50% 【解析】 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算和化學(xué)平衡移動(dòng)知識(shí)點(diǎn)。 N2(g) + 3H2(g) 2NH3 (g) H? = — 92. 4kJmol— 1 1 3 2 始 ： mol 0 變 ： x mol 3x mol 2x mol kJ 末 ： — x mol — 3x mol 2x mol ??? ? xx x = )%( 2N? = % ? =20% )%( 2NV = % ??? ? xx =50%。溫度升高 ， 平衡向左移動(dòng)， a1＞ a2。 氨工業(yè)的主要反應(yīng)為： N2(g)＋ 3H2(g) 2NH3(g) ΔH0，下圖是合成氨的簡(jiǎn)要流程示意圖： (1)寫(xiě)出設(shè)備 A、 B 的名稱： A________， B________；沿 X 路線進(jìn)入壓縮機(jī)的物質(zhì)是______________________________________。 (2)原料氣往往混有 CO、 NH3 等雜質(zhì)，在進(jìn)入合成塔之前需凈化，凈化的原因是______________________________________。 (3)氮、氫混合氣體送入合成塔前要通過(guò)壓縮機(jī)壓縮的原因是 ____________________；在合成塔中及時(shí)分離出氨氣的目的是 ______________________。 (4)合成塔從上到下將催化劑分成四層，在層與層之間冷激氣 (冷的原料氣 )和反應(yīng)氣混合，請(qǐng)問(wèn)這樣設(shè)計(jì)的原因是 理由： ____________________ __。 (5)原料氣從塔底流經(jīng)外筒環(huán)隙進(jìn)入 理由： ____________________ __； 氣體在反應(yīng)前后都要通過(guò)熱交換器 理由： ____________________ __。 3.(1)熱交換器 合成塔 N2 和 H2 (2)防止催化劑中毒 (3)增大反應(yīng)物濃度，加快反應(yīng)速率，使平衡朝生成 NH3 的方向進(jìn)行 減小生成物的濃度，使平衡朝生成 NH3的方向進(jìn)行 (4)冷激氣與每一層的反應(yīng)混合氣及時(shí)進(jìn)行熱交換， 既預(yù)熱原料氣，又保證反應(yīng)混合氣的溫度控制在 500 ℃ 左右，使每一層的催化劑都能起到最大的催化作用 (5)進(jìn)行熱交換，預(yù)熱原料氣，加快反應(yīng)速率；充分利用反應(yīng)放出的熱量，節(jié)約能源。 (4)原料和熱的循環(huán)利用是符合節(jié)能減排的時(shí)代要求。
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