某工厂以天然气、水蒸气和空气为原料和能源合成氨的流程如右图：该流程中外热式一级烃转化器系指以 CH4为燃料在烃气转化器外面加热使之维持 8000C高温的工业装置

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某工厂以天然气、水蒸气和空气为原料和能源合成氨的流程如右图：

该流程中外热式一级烃转化器系指以 CH₄为燃料在烃气转化器外面加热使之维持 800⁰C高温的工业装置。内热式一级烃气转化器系指以H₂在装置内燃烧为能量维护一级烃气转化器所生成的CO与H₂O(g)反应生成CO₂和H₂所需1000⁰C高温的装置。在编号为i－v的反应器中发生如下反应：

A．CH₄+2O₂＝CO₂ +2H₂O	B．CH₄+H₂O(g)＝CO +3H₂
C．2CH₄+3H₂O(g)＝CO + CO₂ +7H₂	D．K₂CO₃+CO₂ +H₂O＝2KHCO₃

E．CO+ H₂O(g)

CO₂ + H₂ΔH＜0 F．2H₂ +O₂＝2H₂O
（1）反应A发生在编号为______的反应器中，它的作用是_______________________________。
（2）反应F发生在编号为____________的反应器中。
（3）反应D的作用是____________。
（4）属于制备合成氨原料气的反应有______(填化学方程式编号）。
（5）为什么转化反应要分两步——第一步在400⁰C时进行,第二步在200 ⁰C时进行？
________________________________________________________________________________。

答案

（1） ⅰ 2分该反应放出的热量使反应C在800℃下进行 2分（2） ⅱ 2分
（3）除去混合气体中的CO₂2分（4） B、C、E 3分
（5） 400℃时能加快反应E的速率,缩短达到平衡所需要的时间 2分；又因该反应是放热反应,故在200℃时有利于提高CO的转化率 2分

解析

试题分析：（1）由于外热式一级烃转化器系指以 CH₄为燃料在烃气转化器外面加热使之维持 800⁰C高温的工业装置，即容器ⅰ中是以甲烷燃烧为提供能量的装置，所以反应A发生容器ⅰ中，其作用是该反应放出的热量使反应C在800℃下进行。
（2）由于内热式一级烃气转化器系指以H₂在装置内燃烧为能量维护一级烃气转化器所生成的CO与H₂O(g)反应生成CO₂和H₂所需1000⁰C高温的装置，即该装置是以氢气燃烧提供能量，所以反应F发生在容器ⅱ中。
（3）由于碳酸钾可以吸收CO₂，因此反应D的作用是除去混合气体中的CO₂。
（4）合成氨需要的原料是氢气与氨气，而反应B、C、E中均有氢气生成，所以属于制备合成氨原料气的反应有B、C、E。
（5）由于温度高反应速率快，到达平衡的时间少。所以分两步进行的原因是400℃时能加快反应E的速率,缩短达到平衡所需要的时间；又因该反应是放热反应，降低温度有利于平衡向正反应方向进行，故在200℃时有利于提高CO的转化率。

举一反三

某同学对MnO₂、CuO、Fe₂O₃、Cr₂O₃在氯酸钾受热分解反应中的催化作用进行了研究。实验所得数据如下表。就本实验的有关问题，请填空：

实验编号	KClO₃（g）	氧化物			产生气体（mL）（已折算为标况）	耗时（s）
实验编号	KClO₃（g）	化学式	质量（g）	实际回收	产生气体（mL）（已折算为标况）	耗时（s）
1	0.6	—	—	—	10	480
2	0.6	MnO₂	0.20	90%	67.2	36.5
3	0.6	CuO	0.20	90%	67.2	79.5
4	0.6	Fe₂O₃	0.20	90%	67.2	34.7
5	0.6	Cr₂O₃	0.20	异常	67.2	188.3

（1）本实验的装置由下图三部分组成，其正确的接口连接顺序为。

（2）为证明编号2的实验中MnO₂起到催化作用，还要测定反应剩余物中MnO₂的质量，实验的操作顺序是：溶解→                                       。
（3）写出实验室中通过编号2制取氧气的化学方程式：
（4）从上表实验数据分析，对氯酸钾受热分解有催化作用的物质，按其催化能力从大到小的顺序为     （填物质的化学式）。
（5）在进行编号5的实验时，有刺激性的黄绿色气体产生，该气体可能是      （填化学式），可用                                     试纸检验该气体，上述异常现象产生的原因是                                            。

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下列条件一定能使反应速率加大的是(　　)
①增加反应物的物质的量　②升高温度　③缩小反应容器的体积　④不断分离出生成物　⑤加入MnO₂

A．①②③④⑤

B．①②⑤

C．②

D．②③

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用CO合成甲醇(CH₃OH)的化学方程式为CO(g)+2H₂(g)

CH₃OH(g)　ΔH<0,按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。下列说法中正确的是(　　)

A.温度:T₁>T₂>T₃
B.正反应速率:v(A)>v(C)　v(B)>v(D)
C.平衡常数:K(A)>K(C)　K(B)=K(D)
D.平均摩尔质量:M(A)<M(C)　M(B)>M(D)

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25 ℃时，在体积为2 L的密闭容器中，气态A、B、C的物质的量n随时间t的变化如图1所示，已知达到平衡后，降低温度，A的转化率将增大。

t₂～t₃	t₄～t₅	t₅～t₆	t₇～t₈
K₁	K₂	K₃	K₄

(1)根据图1数据，写出该反应的化学方程式：__________________。此反应的平衡常数表达式K＝___，从反应开始到第一次平衡时的平均速率v(A)为___。
(2)在5～7 min内，若K值不变，则此处曲线变化的原因是__________。
(3)如图2表示此反应的反应速率v和时间t的关系图，各阶段的平衡常数如表所示。K₁、K₂、K₃、K₄之间的关系为________(用“>”、“<”或“＝”连接)。A的转化率最大的一段时间是________。

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下列情况下，反应速率相同的是( )

A．等体积0.1 mol/L HCl和0.05 mol/L H₂SO₄分别与0.2 mol/L NaOH溶液反应

B．等质量锌粒和锌粉分别与等量1 mol/L HCl反应

C．等体积等浓度HCl和CH₃COOH分别与等质量的Na₂CO₃粉末反应

D．等体积0.2 mol/L HCl和0.1 mol/L H₂SO₄与等量等表面积等品质石灰石反应

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