2025年合成氨工藝筆試復(fù)習(xí)資料包及模擬題解析一、選擇題（共10題，每題2分）1.合成氨反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變ΔG°在298K時約為多少？A.-42.4kJ/molB.-18.4kJ/molC.42.4kJ/molD.18.4kJ/mol2.工業(yè)上合成氨采用鐵基催化劑的主要原因之一是：A.活性高且成本最低B.穩(wěn)定性好且抗中毒能力強(qiáng)C.選擇性好且反應(yīng)速率快D.易于制備且機(jī)械強(qiáng)度大3.在合成氨反應(yīng)中，增加反應(yīng)物濃度的主要目的是：A.提高反應(yīng)速率B.增大平衡轉(zhuǎn)化率C.降低能耗D.減少副反應(yīng)4.水煤氣變換反應(yīng)CO+H?O→CO?+H?的平衡常數(shù)Kp與溫度的關(guān)系是：A.溫度升高，Kp增大B.溫度降低，Kp減小C.溫度變化對Kp影響不大D.溫度升高，Kp減小5.合成氨工藝中，脫碳操作的主要目的是：A.去除CO?以提高催化劑壽命B.增加H?濃度以提高平衡轉(zhuǎn)化率C.降低系統(tǒng)壓力以減少能耗D.去除H?O以提高反應(yīng)選擇性6.空氣分離制氮過程中，常用的分離方法是：A.膜分離法B.變壓吸附法C.精餾法D.冷凍分離法7.合成氨工藝中，氫氮比（H?/N?）通?？刂圃?:1左右的主要原因是：A.催化劑的最佳活性范圍B.平衡轉(zhuǎn)化率的最大化C.系統(tǒng)壓力的平衡需求D.物料平衡的簡化8.催化劑中毒的主要原因是：A.溫度過高B.壓力過低C.積碳形成D.硫化物存在9.合成氨工藝中，循環(huán)氣分離的主要目的是：A.去除未反應(yīng)的N?以提高原料利用率B.增加系統(tǒng)壓力以提高反應(yīng)速率C.降低系統(tǒng)溫度以減少能耗D.去除H?O以提高反應(yīng)選擇性10.合成氨工藝中，弛放氣主要含有：A.N?和H?B.CO?和H?OC.CH?和H?D.Ar和H?二、填空題（共10題，每題2分）1.合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為：______+3______→2______+______。2.工業(yè)上常用的合成氨催化劑是______系催化劑。3.水煤氣變換反應(yīng)的平衡常數(shù)為Kp=______，其中p為分壓。4.合成氨工藝中，脫碳操作通常采用______法。5.空氣分離制氮過程中，常用的低溫分離溫度為______K。6.合成氨工藝中，氫氮比（H?/N?）通常控制在3:1左右的主要原因是______。7.催化劑中毒的主要原因是______的存在。8.合成氨工藝中，循環(huán)氣分離的主要目的是______。9.合成氨工藝中，弛放氣主要含有______和______。10.合成氨工藝中，提高反應(yīng)溫度的主要目的是______。三、簡答題（共5題，每題5分）1.簡述合成氨工藝中，選擇適宜的反應(yīng)溫度和壓力的依據(jù)。2.簡述合成氨工藝中，脫碳操作的基本原理和常用方法。3.簡述合成氨工藝中，循環(huán)氣分離的必要性和主要方法。4.簡述合成氨工藝中，催化劑中毒的主要類型和預(yù)防措施。5.簡述合成氨工藝中，提高原料氣純度的主要措施。四、計算題（共5題，每題10分）1.已知合成氨反應(yīng)在500℃時的平衡常數(shù)為Kp=0.6，若反應(yīng)開始時N?和H?的分壓分別為0.1MPa和0.3MPa，計算平衡時NH?的分壓。2.已知水煤氣變換反應(yīng)在400℃時的平衡常數(shù)為Kp=2.0，若反應(yīng)開始時CO和H?O的分壓分別為0.2MPa和0.3MPa，計算平衡時CO?和H?的分壓。3.已知合成氨工藝中，氫氮比為3:1，反應(yīng)溫度為500℃，壓力為30MPa，若原料氣中N?和H?的轉(zhuǎn)化率為80%，計算平衡時NH?的摩爾分?jǐn)?shù)。4.已知合成氨工藝中，脫碳操作采用選擇性催化還原法，反應(yīng)溫度為250℃，壓力為10MPa，若原料氣中CO含量為1%，計算脫碳后的CO含量。5.已知合成氨工藝中，循環(huán)氣分離采用膜分離法，分離選擇性為0.9，若進(jìn)料氣中N?和H?的摩爾比為1:3，計算分離后N?和H?的摩爾比。五、論述題（共2題，每題10分）1.論述合成氨工藝中，提高反應(yīng)效率的主要途徑。2.論述合成氨工藝中，節(jié)能減排的主要措施。答案一、選擇題答案1.A2.B3.B4.D5.B6.D7.B8.D9.A10.B二、填空題答案1.N?+3H?→2NH?+熱量2.鐵基3.Kp=(pCO?·pH??)/(pCO·pH?O)4.選擇性催化還原法5.776.平衡轉(zhuǎn)化率的最大化7.硫化物8.去除未反應(yīng)的N?以提高原料利用率9.CO?和H?O10.提高反應(yīng)速率三、簡答題答案1.選擇適宜的反應(yīng)溫度和壓力的依據(jù)：-溫度：過高會導(dǎo)致副反應(yīng)增多、催化劑失活，過低則反應(yīng)速率慢；壓力：過高會增加設(shè)備成本，過低則反應(yīng)速率慢。2.脫碳操作的基本原理和常用方法：-基本原理：利用CO與水蒸氣反應(yīng)生成CO?和H?，再通過吸收或吸附去除CO?。-常用方法：選擇性催化還原法、物理吸收法。3.循環(huán)氣分離的必要性和主要方法：-必要性：去除未反應(yīng)的N?和H?，提高原料利用率。-主要方法：膜分離法、精餾法。4.催化劑中毒的主要類型和預(yù)防措施：-主要類型：硫化物中毒、積碳中毒。-預(yù)防措施：原料氣預(yù)處理、定期再生催化劑。5.提高原料氣純度的主要措施：-原料氣預(yù)處理：去除雜質(zhì)、水分等。-催化劑選擇：選擇高活性、高穩(wěn)定性的催化劑。四、計算題答案1.解：Kp=(pNH?)2/(pN?·pH?)3=0.6設(shè)平衡時NH?的分壓為xMPa，則：0.6=(x)2/(0.1·(0.3)3)解得x=0.129MPa2.解：Kp=(pCO?·pH?)/(pCO·pH?O)=2.0設(shè)平衡時CO?和H?的分壓分別為yMPa和zMPa，則：2.0=(y·z)/(0.2·0.3)解得y=z=0.12MPa3.解：氫氮比為3:1，轉(zhuǎn)化率為80%，則：N?轉(zhuǎn)化量=0.8×1=0.8H?轉(zhuǎn)化量=0.8×3=2.4平衡時NH?摩爾分?jǐn)?shù)=(2×0.8)/(1+3-0.8-2.4)=0.44.解：脫碳后CO含量=1%×(1-0.9)=0.1%5.解：分離選擇性為0.9，則：N?摩爾比=1×0.9=0.9H?摩爾比=3×0.9=2.7五、論述題答案1.提高反應(yīng)效率的主要途徑：-優(yōu)化反應(yīng)條件：選擇適宜的溫度、壓力、氫氮比。-高效催化劑：選擇高活性、高穩(wěn)定性的催化劑。-循環(huán)利用：提高原料利用率，減少未反應(yīng)