Question

某工廠以天然氣、水蒸氣和空氣為原料和能源合成氨的流程如圖．該流程中外熱式一級烴轉(zhuǎn)化器系指以CH₄為燃料在烴氣轉(zhuǎn)化器外面加熱使之維持800℃高溫的工業(yè)裝置．內(nèi)熱式一級烴氣轉(zhuǎn) 化器系指以H₂在裝置內(nèi)燃燒為能量維護(hù)一 級烴氣轉(zhuǎn)化器所生成的CO與H₂0（g）反應(yīng) 生成C0₂和H₂所需1000℃高溫的裝置．
在編號為i-v的反應(yīng)器中發(fā)生如下反應(yīng)：
A．CH₄+20₂=CO₂+2H₂0
B．CH₄+H₂0（g）=CO+3H₂
C．2CH₄+3H₂0（g）=CO+CO₂+7H₂    
D．K₂C0₃+C0₂+H₂0=2KHC0₃
E．C0+H₂0（g）?CO₂+H₂△H＜0       
F．2H₂+O₂=2H₂0
（1）反應(yīng)A發(fā)牛在編號為

 

的反應(yīng)器中，它的作用是

 

（2）反應(yīng)F發(fā)生在編號為

 

的反應(yīng)器中．
（3）反應(yīng)D的作用是

 

（4）屬于制備合成氨原料氣的反應(yīng)有

 

（填化學(xué)方程式編號）．
（5）為什么轉(zhuǎn)化反應(yīng)要分兩步，第一步在400℃時進(jìn)行，第二步在200℃時進(jìn)行？

 

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Answer 1

分析：（1）根據(jù)題干：外熱式一級烴轉(zhuǎn)化器系指以CH₄為燃料在烴氣轉(zhuǎn)化器外面加熱使之維持800℃高溫，據(jù)此解答；
（2）H₂在裝置內(nèi)燃燒為能量維護(hù)一 級烴氣轉(zhuǎn)化器所生成的CO與H₂0（g）反應(yīng) 生成C0₂和H₂所需1000℃高溫，結(jié)合流程圖解答；
（3）利用碳酸氫鉀溶液吸收混合氣體中的二氧化碳；
（4）合成氨原料氣體為氫氣和氮氣據(jù)此解答；
（5）C0+H₂0（g）?CO₂+H₂△H＜0，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，為提高效益應(yīng)兼顧反應(yīng)速率和反應(yīng)限度，據(jù)此解答．

解答：解：（1）甲烷在裝置ⅰ中燃燒放出熱量，為反應(yīng)C提供熱量，故答案為：ⅰ；該反應(yīng)放出的熱量使反應(yīng)C在800℃下進(jìn)行；
（2）氫氣在ⅱ中燃燒為CO與H₂0（g）反應(yīng)生成C0₂和H₂，為放熱反應(yīng)，提供能量，故答案為：ⅱ；
（3）利用碳酸氫鉀溶液吸收混合氣體中的二氧化碳，故答案為：吸收混合氣體中的二氧化碳；
（4）BCE三個反應(yīng)中生成的氫氣為合成氨的原料，故答案為：BCE；
（5）E反應(yīng)是一個放熱的反應(yīng)，從反應(yīng)限度角度考慮：因該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故在200℃時有利于提高CO的轉(zhuǎn)化率；從速率角度考慮：400℃時能加快反應(yīng)E的速率，縮短達(dá)到平衡所需要的時間，所以轉(zhuǎn)化反應(yīng)要分兩步，第一步在400℃時進(jìn)行，第二步在200℃時進(jìn)行，
故答案為：400℃時能加快反應(yīng)E的速率，縮短達(dá)到平衡所需要的時間；又因該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故在200℃時有利于提高CO的轉(zhuǎn)化率．

點評：本題考查了以天然氣、水蒸氣和空氣為原料和能源合成氨的流程，題目難度較大，注意從題干中提取隱含的信息是解題的關(guān)鍵．