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    合成氨原料可以由天然气制取．
    其主要反应为：CH4（g）+H2O（g）→CO（g）+3H2（g）
    （1）1m3（标准状况）CH4按上式完全反应，产生H2______mol．（计算结果保留整数）
    （2）CH4和O2的反应为：2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g）
    设CH4同时和H2O（g）及O2（g）反应．1m3（标准状况）CH4按上述两式完全反应，产物气体的体积V（标准状况）为______ 
    m3．（填体积取值范围）
    （3）CH4和H2O（g）及富氧空气（O2含量较高，不同富氧空气氧气含量不同）混合反应，产物气体组成如下表：
    气体 CO H2 N2 O2
    体积（L） 25 60 15 2.5
    计算该富氧空气中O2和N2的体积比
    VO2
    VN2
    =______．
    （1）1m3（标准状况）CH4的物质的量为
    1000L
    22.4L/mol
    =44.6mol，
    CH4（g）+H2O（g）→CO（g）+3H2（g）
    1mol                       3mol
    44.6mol                    n
    n=44.6×3mol=134mol，故答案为：134；
    （2）1m3甲烷完全和氧气反应生成3m3气体，完全和水反应生成4m3气体，
    则产物气体的体积V（标准状况）为3m3＜V＜4m3，
    故答案为：3＜V＜4；
    （3）设H2O为xmol，O2为ymol，则
    x+2y=25
    3x+4y=60

    x=10，y=7.5
    VO2
    VN2
    =
    7.5+2.5
    15
    =
    2
    3

    故答案为：
    2
    3
    ．
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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2012?开封一模）[选修2-化学与技术]合成氨的流程示意图如下：

    回答下列问题：
    （1）设备A中含有电加热器，触媒和热交换器，其中发生的化学反应方程式为
    N2+3H2
    催化剂
    高温高压
    2NH3
    N2+3H2
    催化剂
    高温高压
    2NH3
    ，设备A的名称是
    合成塔
    合成塔
    ；
    （2）设备B中m和n是两个通水口，入水口是
    n
    n
    （填“m”或“n”）．不宜从相反方向通水的原因是
    高温气体从冷却塔的上端进入，冷却水应从下端进入，逆向冷却效果好
    高温气体从冷却塔的上端进入，冷却水应从下端进入，逆向冷却效果好
    ；
    （3）工业合成氨的原料是氮气和氢气．氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是
    液化
    液化
    ，
    分馏
    分馏
    ；
    （4）天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气．下表是某合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗．
    原料 天然气 重油 煤
    相对投资费用 1.0 1.5 2.0
    能量消耗/J?t-1 28109 38109 48109
    ①依据上表信息，你认为采用
    天然气
    天然气
    为原料最好；
    ②请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式：
    CH4+H2O
       高温   
    .
    催化剂
    CO+3H2
    CH4+H2O
       高温   
    .
    催化剂
    CO+3H2
    ；
    ③已知C（s）、CO（g）和H2（g）完全燃烧的热化学方程式分别为：
    C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-394kJ/mol；
    2CO2（g）+O2（g）═CO2（g）△H=-566kJ/mol；
    2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-484kJ/mol；
    试写出由C与水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式
    C（S）+H2O（g）
     高温 
    .
     
    CO（g）+H2（g） △H=+131KJ/mol
    C（S）+H2O（g）
     高温 
    .
     
    CO（g）+H2（g） △H=+131KJ/mol
    ；
    （5）在合成氨生产中，将生成的氨及时从反应后的气体中分离出来．运用化学平衡的知识分析这样做的理由：
    移走氨气，减小生成物浓度，平衡右移，有利于氨合成
    移走氨气，减小生成物浓度，平衡右移，有利于氨合成
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    氨在国民经济中占有重要的地位，2008年，我国氨产量接近500万吨．下图是合成氨的简要流程．

    （1）下表是空气中部分气体的沸点．将空气液化加热分馏，依据下表数据判断，最先气化得到的气体是
    氦气
    氦气
    ．
    气体名称 氨气 氧气 氦气 氖气 氩气 氪气 氚气
    沸点/℃ -196 -183 -269 -264 -186 -153 -108
    （2）天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气．下表是某合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗．
    原料 天然气 重油 煤
    相对投资费用 1.0 1.5 2.0
    能量消耗/J?t-1 28×109 38×109 48×109
    ①依据上表信息，你认为采用
    天然气
    天然气
    为原料最好．
    ②请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式：
    CH4+H2O
     催化剂 
    .
    高温
    CO+3H2
    CH4+H2O
     催化剂 
    .
    高温
    CO+3H2
    ．
    ③已知C（s）、CO（g）和H2（g）完全燃烧的热化学方程式分别为：
    C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-394kJ?mol-1；
    2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566kJ?mol-1；
    2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-484kJ?mol-1；
    试写出由C于水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式
    C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131kJ?mol-1
    C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131kJ?mol-1
    ．
    （3）下表是在某种催化剂作用下用体积比为1：3的氮、氢混合气反应应达到平衡时的一些实验数据．
    NH3含量%
    压强/MPa


    温度/℃    		 0.1 10 20 30 60 100
    200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8
    300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
    400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8
    500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
    600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
    ①依据表中数据判断，合成氨反应N2+3H22NH3的△H
    ＜
    ＜
    （填“＞”、“＜”或“无法判断”）0，请简要说明理由
    相同条件下，升高温度，NH3含量减小，平衡左移，逆反应吸热，正反应放热
    相同条件下，升高温度，NH3含量减小，平衡左移，逆反应吸热，正反应放热
    ；
    ②该反应的化学平衡常数表达式为
    c2(NH3)
    c(N2)?c3(H2)
    c2(NH3)
    c(N2)?c3(H2)
    ．
    ③在300℃、10MPa下，合成氨反应达到平衡时，混合气体的体积是反应开始时的
    0.66
    0.66
    倍．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    （2012?闸北区二模）合成氨的原料气之一氢气可由天然气（甲烷）与水蒸汽在一定条件下反应制得：
    CH4+H2O （g）→CO+3H2①；    CO+H2O （g）→CO2+H2②
    CO和CO2都可以合成甲醇：
    CO+2H2→CH3OH  ③；        CO2+3H2→CH3OH+H2O  ④
    （1）1m3CH4与足量水蒸气反应，理论上最多可制得同温同压下的H2
    4
    4
    m3；现有100mol CH4，与水蒸汽充分反应产生的CO和CO2的体积比为3：1，则此时产生的气体（不含CH4）中H2有
    325
    325
    mol；若以150L CH4和H2O的混合气体为原料，制备CO、CO2和H2混合气体，当CH4和H2O均完全反应后，在相同条件下反应后气体的体积为
    250L＜v＜300L
    250L＜v＜300L
     （写范围）．
    （2）若反应①的气体产物共为V1L，则合成甲醇时H2过量0.25V1L；反应②的气体产物共为V2L，则合成甲醇时H2不足（H2少V2L）．为了充分利用原料，可将两个反应的产物混合使用，则V1与V2最佳比例为
    4：1
    4：1
    ．
    （3）若以CH4、CO、H2O混合气体为原料气在一定条件下充分反应，所得气体用以合成甲醇，为使原子利用率都达到100%，则CH4、CO、H2O的最佳配比为
    1：2：1
    1：2：1
    ．
    （4）为了充分利用原料，合成氨厂也可同时生产甲酸和甲醇．有关反应式为：
    2CH4+O2→2CH3OH  ⑤；    CO2+H2→HCOOH  ⑥；
    由空气制得的液态氮和液态氧的物质的量之比为4：1，若充分利用液态氮以及CH4与足量水蒸气反应产生的物质，每生产80mol NH3（设水气足量），得到20mol HCOOH，试计算同时可得到CH3OH的物质的量．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    （11分）氨在国民经济中占有重要的地位，2008年，我国氨产量接近500万吨。下图是合成氨的简要流程。

       （1）天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气。下表是某合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗。

    原料[

    天然气

    重油

    煤

    相对投资费用

    1.0

    1.5

    2.0

    能量消耗/J·t—1

    28109

    38109

    48109

    ①依据上表信息，你认为采用         为原料最好。

    ②请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式：                         。

    ③已知C（s）、CO（g）和H2（g）完全燃烧的热化学方程式分别为：

    C（s）+O2（g）===CO2（g）       △H=-394kJ·mol—1； 

    2CO（g）+O2（g）===2CO2（g）△H=-566kJ·mol—1；

    2H2（g）+O2（g）===2H2O（g） △H=-484 kJ·mol—1；

    试写出由C与水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式             。

    （2）下表是在某种催化剂作用下用体积比为1：3的氮、氢混合气反应应达到平衡时的一些实验数据。

    ①依据表中数据判断，合成氨反应N2+3H2NH3的△H      0（填“＞”、“＜”或“无法判断”，请简要说明理由                     ；

    ②该反应的化学平衡常数表达式为                 。

    ③在300℃、10MPa下，合成氨反应达到平衡时，混合气体的体积是反应开始时的         倍。

     

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    科目：高中化学 来源：2012-2013学年北京市朝阳区高三上学期期末考试化学试卷（解析版） 题型：简答题

    天然气（以甲烷计）在工业生产中用途广泛。

    Ⅰ．在制备合成氨原料气H2 中的应用

    （1）甲烷蒸汽转化法制H2的主要转化反应如下：

    CH4(g) + H2O(g)  CO(g) + 3H2(g)    ΔH = +206.2 kJ/mol

    CH4(g) + 2H2O(g)  CO2(g) +4H2(g)   ΔH = +165.0kJ/mol

    上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2，同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是         。

    （2）CO变换反应的汽气比（水蒸气与原料气中CO物质的量之比）与CO平衡变换率

    （已转化的一氧化碳量与变换前一氧化碳量之比）的关系如下图所示：

    汽气比与CO平衡变换率的关系

    析图可知：

    ① 相同温度时，CO平衡变换率与汽气比的关系是      。

    ② 汽气比相同时，CO平衡变换率与温度的关系是      。

    （3）对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（pB）代替物质的量浓度也可以表示平衡常数（记作Kp），则CO变换反应的平衡常数表示式为：Kp=         。随温度的降低，该平衡常数       （填“增大”“减小”或“不变”）。

    Ⅱ．在熔融碳酸盐燃料电池中的应用

    以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质，天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料电池示意图如下：

    （1）外电路电子流动方向：由   流向    （填字母）。

    （2）空气极发生反应的离子方程式是     。

    （3）以此燃料电池为电源电解精炼铜，当电路有0.6 mol e‑ 转移，有      g 精铜析出。

     

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