题目
13.[判断题]合成氨工艺中,惰性气体的存在,对化学平衡和反应速率都不利,必须将其全部排出出去。A. 对B. 错
13.[判断题]合成氨工艺中,惰性气体的存在,对化学平衡和反应速率都不利,必须将其全部排出出去。
A. 对
B. 错
题目解答
答案
B. 错
解析
本题考查合成氨工艺中惰性气体对化学平衡和反应速率的影响以及处理方式。解题思路是分别分析惰性气体对化学平衡和反应速率的影响,再判断是否需要将其全部排出。
- 惰性气体对化学平衡的影响:
在合成氨反应$N_{2}(g)+3H_{2}(g)\rightleftharpoons 2NH_{3}(g)$中,根据勒夏特列原理,增大压强平衡向气体分子数减小的方向移动。当分析分析惰性气体对平衡的影响,当体系总压不变时,通入惰性气体,会使反应体系的体积增大,各反应物和生成物的分压减小,相当于减小压强,平衡会向气体分子数增多的方向移动,即逆向移动,不利于氨的合成,所以惰性气体的存在对化学平衡不利。 - 惰性气体对反应速率的影响:
反应速率与反应物的浓度有关,根据理想气体状态方程$pV = nRT$,变形可得$c=\frac{n}{V}=\frac{p}{RT}$($c$为物质的量浓度,$p$为分压,$R$为常数,$T$为温度)。当体系总压不变时,通入惰性气体,反应体系体积增大,反应物$N_{2}$和$H_{2}$的分压减小,浓度降低,根据反应速率公式$v = kc^{m}(N_{2})c^{n}(H_{2})$($v$为反应速率,$k$为速率常数,$m$、$n$为反应级数),反应物浓度降低会导致反应速率减慢,所以惰性气体的存在对反应速率不利。 - 关于惰性气体的处理:
虽然惰性气体的存在对化学平衡和反应速率都不利,但将其全部排出出去是不现实的,因为这样会消耗大量的能量和能量,增加生产成本。在实际生产中,通常是控制惰性气体的含量在一定范围内,而不是将其全部排出。