题目
下列关于工业合成氨的叙述中,错误的是( )A. 在动力、设备、材料允许的情况下,反应尽可能在高压下进行B. 温度越高越有利于工业合成氨C. 在工业合成氨中 N2、H2 的循环利用可提高其利用率,降低成本D. 及时从反应体系中分离出氨气有利于平衡向正反应方向移动
下列关于工业合成氨的叙述中,错误的是( )
A. 在动力、设备、材料允许的情况下,反应尽可能在高压下进行
B. 温度越高越有利于工业合成氨
C. 在工业合成氨中 N2、H2 的循环利用可提高其利用率,降低成本
D. 及时从反应体系中分离出氨气有利于平衡向正反应方向移动
题目解答
答案
B. 温度越高越有利于工业合成氨
解析
本题考查工业合成氨的反应原理及工艺条件的选择。核心思路在于结合化学平衡理论(勒沙特列原理)和实际工业生产的综合考量。需注意:
- 压强对平衡的影响:合成氨反应为气体体积减小的放热反应,高压有利于平衡正向移动;
- 温度的双重作用:高温虽加快反应速率,但因反应放热,过高温度会降低平衡转化率;
- 原料循环利用的意义:提高资源利用率,降低成本;
- 产物分离的作用:及时移除产物可推动平衡正向移动。
选项分析
A选项
高压有利于平衡正向移动。合成氨反应中,1 mol N₂和3 mol H₂生成2 mol NH₃,气体体积从4 mol减少到2 mol。根据勒沙特列原理,增大压强会使平衡向气体体积减小的方向移动,因此高压有利于提高产率。在设备允许条件下,高压是合理选择,A正确。
B选项
温度升高不利于平衡正向移动。合成氨反应为放热反应(ΔH < 0),升高温度会使平衡逆向移动,降低氨的产率。虽然高温会加快反应速率,但工业上需综合考虑反应速率与平衡转化率,通常采用500℃左右的中高温度。温度越高越有利的说法错误,B错误。
C选项
原料循环利用可降低成本。未反应的N₂、H₂重新参与反应,提高原料利用率,减少资源浪费,符合工业生产原则,C正确。
D选项
及时分离产物推动平衡正向移动。氨气为液态时便于分离,移除产物可降低其浓度,根据勒沙特列原理,平衡向正反应方向移动,有利于提高产率,D正确。