2025年合成氨工藝實(shí)操經(jīng)驗(yàn)與模擬題解答一、選擇題（每題2分，共20題）1.合成氨反應(yīng)中，下列哪種催化劑活性最高？A.鐵基催化劑B.鉑基催化劑C.鎳基催化劑D.鈷基催化劑2.在合成氨工藝中，氫氮混合氣經(jīng)過(guò)熱交換器后，溫度通常降至多少？A.300℃B.200℃C.150℃D.100℃3.合成氨反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)隨溫度升高如何變化？A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小4.在合成氨工藝中，下列哪種物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致催化劑中毒？A.水蒸氣B.硫化物C.氧氣D.氮?dú)?.合成氨反應(yīng)的摩爾比（氫氣：氮?dú)猓槎嗌贂r(shí)效率最高？A.1:1B.3:1C.2:1D.4:16.在合成氨工藝中，下列哪種設(shè)備用于分離未反應(yīng)的氫氮混合氣？A.變換爐B.冷凝器C.分離器D.加熱器7.合成氨反應(yīng)的壓強(qiáng)增加，下列哪種影響最顯著？A.反應(yīng)速率加快B.平衡常數(shù)增大C.熱效率提高D.催化劑活性增強(qiáng)8.在合成氨工藝中，下列哪種物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備腐蝕？A.氫氣B.氮?dú)釩.水蒸氣D.氨氣9.合成氨反應(yīng)的熱效應(yīng)為多少？A.放熱反應(yīng)B.吸熱反應(yīng)C.中性反應(yīng)D.無(wú)熱效應(yīng)10.在合成氨工藝中，下列哪種操作會(huì)導(dǎo)致能耗增加？A.優(yōu)化操作溫度B.增加壓強(qiáng)C.減少循環(huán)氣量D.使用高效催化劑二、填空題（每空1分，共10空）1.合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為：______+______→2NH?，該反應(yīng)為_(kāi)_____反應(yīng)。2.合成氨工藝中，氫氮混合氣的制備通常通過(guò)______和______的反應(yīng)實(shí)現(xiàn)。3.合成氨反應(yīng)的催化劑主要成分是______，其活性溫度通常在______℃左右。4.合成氨工藝中，未反應(yīng)的氫氮混合氣通過(guò)______進(jìn)行回收和循環(huán)利用。5.合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為_(kāi)_____，該表達(dá)式與______有關(guān)。6.合成氨工藝中，氨氣的分離通常通過(guò)______和______的聯(lián)合作用實(shí)現(xiàn)。7.合成氨反應(yīng)的壓強(qiáng)增加，反應(yīng)速率______，平衡轉(zhuǎn)化率______。8.合成氨工藝中，設(shè)備腐蝕的主要原因是______的存在。9.合成氨反應(yīng)的熱效應(yīng)為_(kāi)_____，因此需要______來(lái)維持反應(yīng)溫度。10.合成氨工藝中，能耗的主要來(lái)源包括______、______和______。三、判斷題（每題1分，共10題）1.合成氨反應(yīng)的催化劑可以長(zhǎng)期使用而不需要再生。（）2.合成氨工藝中，氫氮混合氣的摩爾比必須嚴(yán)格控制在3:1。（）3.合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與壓強(qiáng)無(wú)關(guān)。（）4.合成氨工藝中，未反應(yīng)的氫氮混合氣可以完全回收利用。（）5.合成氨反應(yīng)的催化劑中毒會(huì)導(dǎo)致催化劑活性降低。（）6.合成氨工藝中，設(shè)備腐蝕主要發(fā)生在高溫高壓環(huán)境下。（）7.合成氨反應(yīng)的熱效應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此需要冷卻系統(tǒng)來(lái)維持反應(yīng)溫度。（）8.合成氨工藝中，氨氣的分離通常通過(guò)冷凝和過(guò)濾的聯(lián)合作用實(shí)現(xiàn)。（）9.合成氨反應(yīng)的壓強(qiáng)增加，反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率都會(huì)增加。（）10.合成氨工藝中，能耗的主要來(lái)源包括加熱、壓縮和冷卻。（）四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共5題）1.簡(jiǎn)述合成氨工藝的主要步驟及其作用。2.解釋合成氨反應(yīng)的催化劑中毒現(xiàn)象及其影響。3.分析合成氨工藝中設(shè)備腐蝕的主要原因及防護(hù)措施。4.討論合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系及其對(duì)工藝優(yōu)化的意義。5.描述合成氨工藝中氨氣分離的原理及常用方法。五、計(jì)算題（每題10分，共2題）1.某合成氨反應(yīng)在300℃、30MPa條件下進(jìn)行，反應(yīng)物濃度為：[N?]=0.1mol/L，[H?]=0.3mol/L，計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp（假設(shè)氣體為理想氣體）。2.某合成氨工藝中，氫氮混合氣的摩爾比為3:1，進(jìn)入反應(yīng)器的壓強(qiáng)為30MPa，溫度為800℃，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為80%，計(jì)算反應(yīng)器出口的氨氣濃度及未反應(yīng)氣體的組成。答案一、選擇題答案1.A2.B3.B4.B5.B6.C7.A8.C9.B10.C二、填空題答案1.N?+3H?→2NH?，放熱2.氮?dú)猓瑲錃?.鐵基，500-6004.分離器5.K=(NH?)2/(N?)(H?)3，溫度6.冷凝，分離7.增加，增加8.水蒸氣9.吸熱，加熱系統(tǒng)10.加熱，壓縮，冷卻三、判斷題答案1.×2.√3.×4.√5.√6.√7.√8.√9.√10.√四、簡(jiǎn)答題答案1.合成氨工藝的主要步驟包括：原料氣制備、壓縮、反應(yīng)、分離和循環(huán)。原料氣制備通過(guò)氮?dú)夂蜌錃獾姆磻?yīng)生成；壓縮提高氣體壓強(qiáng)；反應(yīng)在催化劑作用下進(jìn)行；分離將氨氣與未反應(yīng)氣體分離；循環(huán)將未反應(yīng)氣體返回反應(yīng)器。2.催化劑中毒是指催化劑表面被某些物質(zhì)覆蓋，導(dǎo)致活性降低的現(xiàn)象。常見(jiàn)的中毒物質(zhì)包括硫化物、磷化物等。中毒會(huì)導(dǎo)致催化劑活性降低，反應(yīng)速率下降，影響工藝效率。3.設(shè)備腐蝕的主要原因是水蒸氣的存在，水蒸氣會(huì)導(dǎo)致設(shè)備材料發(fā)生氧化反應(yīng)。防護(hù)措施包括：使用耐腐蝕材料、定期清洗設(shè)備、控制水蒸氣含量等。4.合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而減小，這是因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)。平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系對(duì)工藝優(yōu)化具有重要意義，通過(guò)控制溫度可以優(yōu)化反應(yīng)平衡和速率。5.氨氣分離的原理是利用氨氣在低溫下易冷凝的性質(zhì)。常用方法包括：低溫冷凝、膜分離等。通過(guò)這些方法可以將氨氣與未反應(yīng)氣體分離，提高工藝效率。五、計(jì)算題答案1.平衡常數(shù)Kp計(jì)算：反應(yīng)方程式：N?+3H?→2NH?平衡常數(shù)表達(dá)式：Kp=(P(NH?))2/(P(N?)·P(H?))3由于氣體為理想氣體，分壓等于濃度乘以總壓：P(NH?)=2x，P(N?)=0.1y，P(H?)=0.3y總壓P=30MPa，x為氨氣轉(zhuǎn)化率Kp=(2x·30)2/(0.1y·30·0.3y·30)3代入數(shù)值計(jì)算得Kp≈0.0122.氨氣濃度及未反應(yīng)氣體組成計(jì)算：氫氮摩爾比3:1，進(jìn)入反應(yīng)器總摩爾數(shù)1mol，其中N?0.25mol，H?0.75mol反應(yīng)轉(zhuǎn)化率80%，生成氨氣0.4mol反應(yīng)后N?剩余0.1mol，H?剩余0.3mol總