(14分)我国有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出):(1)“造合成气”发生的热化学方程式是CH4(g
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(14分)我国有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示(图中某些转化 步骤及生成物未列出):
(1)“造合成气”发生的热化学方程式是CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g);△H>0 在恒温恒容的条件下,欲提高CH4的反应速率和转化率,下列措施可行的是 。 A、增大压强 B、升高温度 C、充入He气 D、增大水蒸气浓度 (2)“转化一氧化碳”发生的方程式是H2O(g) +CO(g) H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下: 提高氢碳比[ n(H2O)/n(CO)],K值 (填“增大”、“不变”或“减小”);若该反应在400℃时进行,起始通入等物质的量的H2O和CO,反应进行到某一时刻时CO和CO2的浓度比为1∶3,此时v(正) v(逆)(填“>”、“=”或“<”)。 (3)有关合成氨工业的说法中正确的是 。 A、该反应属于人工固氮 B、合成氨工业中使用催化剂能提高反应物的利用率 C、合成氨反应温度控制在500℃左右,目的是使化学平衡向正反应方向移动 D、合成氨工业采用循环操作的主要原因是为了加快反应速率 (4)生产尿素过程中,理论上n(NH3)∶n(CO2)的最佳配比为 ,而实际生产过程中,往往使n(NH3)∶n(CO2)≥3,这是因为 。 (5)当甲烷合成氨气的转化率为60%时,以3.0×108 L甲烷为原料能够合成 L 氨气。(假设体积均在标准状况下测定) |
答案
(16分)(每空2分)(1)B D (选对1个得1分,只要选错得0分) (2)不变;> (3)A(4)2:1;有利于提高CO2的转化率,因为NH3极易溶于水,便于分离、回收利用(5)4.8×108 |
解析
试题分析:(1)A、增大压强,反应速率加快,平衡向逆反应方向移动,甲烷的转化率降低,故A错误;B、升高温度,反应速率加快,平衡向正反应方向移动,甲烷的转化率增大,故B正确;C、充入He气,反应混合物的浓度不变,反应速率不变,平衡不移动,甲烷的转化率不变,故C错误;D、增大水蒸气浓度,反应速率加快,平衡向逆反应方向移动,甲烷的转化率增大,故D正确;故选BD;(2)平衡常数只受温度影响,与反应物的浓度无关,提高氢碳比[n(H2O)/n(CO)],K值不变;令开始H2O和CO的物质的量都是1mol,某一时刻时CO和CO2的浓度比为1:3,设此时参加反应CO为xmol,则(1-x):x=1:3,解得x=0.75,则: H2O(g)+CO(g)⇌H2(g)+CO2(g), 开始(mol):1 1 0 0 变化(mol):0.75 0.75 0.75 0.75 某时刻(mol):0.25 0.25 0.75 0.75 故产生浓度商Qc=0.75×0.75÷(0.25×0.25)=9<9.94,反应向正反应进行,故v(正)>v(逆);(3)A.固氮指由游离态的氮转化为化合态的氮,合成氨属于人工固氮,故A正确;B.催化剂加快反应速率,不能影响平衡移动,不能提高反应物的利用率,故B错误;C.该反应正反应是放热反应,高温不利用氨气的合成,合成氨反应温度控制在500℃左右,在该温度下反应速率较快、催化剂活性较高,故C错误;D.合成氨工业采用循环操作,目的是提高原料的利用率,故D错误;故选A;(4)根据尿素的化学式CO(NH2)2,C、N原子完全利用最后,由C、N原子守恒可知生产尿素过程中,理论上n(NH3):n(CO2)的最佳配比为2:1;往往使n(NH3):n(CO2)≥3,这是由于:有利于提高CO2的转化率,且NH3极易溶于水,便于分离、回收利用;(5)由CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g),N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),可得CH4(g)~3H2(g)~2NH3(g),设能够合成氨气的体积为VL,则: 合成气的反应中:CH4——————CO————————3H2, 3.0×108L×60% 3.0×108L×60% 3.0×108L×60%×3 分离二氧化碳过程生成的H2体积:CO~~~~~~~~~~H2, 3.0×108L×60% 3.0×108L×60% 所以产生的氢气的总体积为3.0×108L×60%×3+3.0×108L×60%=12×108L×60% 令产生氨气的体积为V,则: 3H2~~~~~~~~~2NH3 3 2 12×108L×60% V 故V=12×108L×60%×=4.8×108L |
举一反三
短周期元素甲、乙、丙、丁在元素周期表的相对位置如下表所示,其中甲的气态氢化物的水溶液呈碱性,则下列判断正确的是 A.甲位于元素周期表中第2周期、第ⅤA族 B.原子半径:甲>乙 C.单质的氧化性:丙>乙 D.气态氢化物稳定性:丁>丙>乙 |
已知短周期元素的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的电子层结构,则下列叙述正确的是A.原子半径:A>B>D>C | B.单质的还原性:A>B>D>C | C.原子序数:d>c>b>a | D.离子半径:C>D>B>A |
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下表是部分短周期元素的原子半径及主要化合价,根据表中的信息,判断下面叙述正确的是
元素代号
| L
| M
| Q
| R
| T
| 原子半径(nm)
| 0.160
| 0.143
| 0.089
| 0.102
| 0.074
| 主要化合价
| +2
| +3
| +2
| +6、-2
| -2
| A.L2+与R2-的核外电子数相等 B.M与T形成的化合物具有两性 C.单质与同浓度的稀盐酸反应的速率为Q>L D.R与T的氢化物熔沸点高低为H2R>H2T |
下列说法正确的是 A.Li是最活泼金属,F是最活泼非金属 | B.元素周期表有7个主族,7个副族,1个0族,1个Ⅷ族,共16纵行 | C.X2+的核外电子数目为18,则X在第四周期第ⅡA族 | D.Mg(OH)2碱性比Ca(OH)2强 |
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有关叙述:能说明M比N的非金属性强的叙述是 ①非金属单质M能从N的化合物中置换出非金属单质N。 ②M原子比N原子容易得到电子。 ③单质M跟H2反应比N跟H2反应容易得多。 ④气态氢化物水溶液的酸性HmM>HnN。 ⑤最高价氧化物对应水化物的酸性HmMOx>HnNOy。 ⑥熔点M>N。 |
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