2025年全國(guó)合成氨工藝操作證理論考試題庫(kù)(含答案)一、判斷題1.合成氨反應(yīng)是一個(gè)放熱的、體積縮小的可逆反應(yīng)。（√）解釋：合成氨反應(yīng)N?+3H??2NH?，從反應(yīng)熱角度來(lái)看是放熱反應(yīng)，從氣體分子數(shù)來(lái)看，反應(yīng)前4體積氣體反應(yīng)后變?yōu)?體積氣體，是體積縮小的反應(yīng)，所以該描述正確。2.液氨的密度比水小。（√）解釋：液氨的密度約為682kg/m3，而水的密度是1000kg/m3，所以液氨密度比水小。3.合成氨系統(tǒng)中，提高壓力有利于提高氨的平衡濃度。（√）解釋：合成氨反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，根據(jù)勒夏特列原理，增大壓力，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即向提供氨的方向移動(dòng)，所以提高壓力有利于提高氨的平衡濃度。4.合成氨生產(chǎn)中，鐵系催化劑的主要活性組分是三氧化二鐵。（×）解釋：鐵系催化劑的主要活性組分是四氧化三鐵，在使用前需用氫氣等還原成具有活性的α-鐵。5.合成氨系統(tǒng)的設(shè)備和管道在開(kāi)車前必須進(jìn)行氣密試驗(yàn)。（√）解釋：氣密試驗(yàn)是為了檢查系統(tǒng)的密封性，防止合成氨系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)泄漏，保證生產(chǎn)安全和正常運(yùn)行，所以開(kāi)車前必須進(jìn)行。6.氨在常溫常壓下是無(wú)色、有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體。（√）解釋：氨的物理性質(zhì)就是在常溫常壓下為無(wú)色、有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體。7.合成氨反應(yīng)中，降低溫度會(huì)使反應(yīng)速率減慢，所以在實(shí)際生產(chǎn)中溫度越低越好。（×）解釋：雖然合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度有利于平衡向提供氨的方向移動(dòng)，但溫度過(guò)低會(huì)使反應(yīng)速率過(guò)慢，影響生產(chǎn)效率，所以實(shí)際生產(chǎn)中要綜合考慮反應(yīng)速率和平衡，選擇合適的溫度。8.合成氨系統(tǒng)中，循環(huán)氣中惰性氣體含量過(guò)高會(huì)降低合成氨的生產(chǎn)效率。（√）解釋：惰性氣體不參與合成氨反應(yīng)，循環(huán)氣中惰性氣體含量過(guò)高會(huì)占據(jù)一定的空間，降低了反應(yīng)物的分壓，從而降低反應(yīng)速率和合成氨的生產(chǎn)效率。9.液氨的儲(chǔ)存容器可以使用普通碳鋼材質(zhì)。（×）解釋：液氨對(duì)普通碳鋼有一定的腐蝕性，儲(chǔ)存液氨一般需采用專用的容器材質(zhì)，如低溫壓力容器用鋼等，不能使用普通碳鋼材質(zhì)。10.合成氨系統(tǒng)停車時(shí)，應(yīng)先停止向合成塔內(nèi)供氣。（√）解釋：停車時(shí)先停止向合成塔內(nèi)供氣，可避免繼續(xù)反應(yīng)產(chǎn)生過(guò)多熱量和壓力，保證停車過(guò)程的安全。二、單項(xiàng)選擇題1.合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為（）。A.N?+O??2NOB.N?+3H??2NH?C.C+O??CO?D.2H?+O??2H?O答案：B解釋：合成氨反應(yīng)是氮?dú)夂蜌錃庠谝欢l件下反應(yīng)提供氨氣，其化學(xué)方程式為N?+3H??2NH?。2.合成氨反應(yīng)中，最適宜的溫度范圍是（）。A.200-300℃B.300-400℃C.400-500℃D.500-600℃答案：C解釋：在400-500℃時(shí)，既能保證一定的反應(yīng)速率，又能使反應(yīng)平衡向提供氨的方向移動(dòng)，綜合考慮反應(yīng)速率和平衡，這個(gè)溫度范圍是比較適宜的。3.合成氨系統(tǒng)中，鐵系催化劑的活性組分在還原前是（）。A.Fe?O?B.Fe?O?C.α-FeD.FeO答案：B解釋：鐵系催化劑的主要成分是四氧化三鐵（Fe?O?），在使用前需用氫氣等還原成具有活性的α-鐵。4.合成氨生產(chǎn)中，原料氣中的一氧化碳會(huì)使鐵系催化劑（）。A.活性提高B.中毒C.不發(fā)生變化D.選擇性增強(qiáng)答案：B解釋：一氧化碳會(huì)與鐵系催化劑發(fā)生作用，使催化劑的活性中心被占據(jù)，導(dǎo)致催化劑中毒，降低其活性。5.合成氨系統(tǒng)中，氨的分離通常采用（）方法。A.水洗B.冷凍C.吸附D.過(guò)濾答案：B解釋：利用氨的沸點(diǎn)比其他氣體高的特點(diǎn)，通過(guò)冷凍的方法使氨液化，從而將氨從混合氣中分離出來(lái)。6.合成氨系統(tǒng)中，循環(huán)氣的主要作用是（）。A.提高反應(yīng)溫度B.增加反應(yīng)物濃度C.降低反應(yīng)壓力D.帶走反應(yīng)熱答案：B解釋：循環(huán)氣可以使未反應(yīng)的氮?dú)夂蜌錃庵匦禄氐胶铣伤欣^續(xù)反應(yīng)，增加了反應(yīng)物的濃度，提高了原料的利用率。7.合成氨反應(yīng)中，提高壓力對(duì)反應(yīng)平衡和反應(yīng)速率的影響是（）。A.平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)速率加快B.平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)速率加快C.平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)速率減慢D.平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)速率減慢答案：A解釋：合成氨反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，增大壓力，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，同時(shí)壓力增大也會(huì)使反應(yīng)速率加快。8.液氨的爆炸極限是（）。A.15.7%-27.4%B.10%-20%C.5%-15%D.20%-30%答案：A解釋：液氨在空氣中的爆炸極限是15.7%-27.4%。9.合成氨系統(tǒng)中，原料氣脫硫的主要目的是（）。A.防止管道腐蝕B.防止催化劑中毒C.提高反應(yīng)溫度D.降低反應(yīng)壓力答案：B解釋：原料氣中的硫會(huì)使合成氨的鐵系催化劑中毒，降低催化劑活性，所以脫硫主要是為了防止催化劑中毒。10.合成氨反應(yīng)中，下列哪種氣體不屬于惰性氣體（）。A.氬氣B.氫氣C.甲烷D.氦氣答案：B解釋：氫氣是合成氨反應(yīng)的反應(yīng)物，而氬氣、甲烷、氦氣等不參與合成氨反應(yīng)，屬于惰性氣體。三、多項(xiàng)選擇題1.合成氨生產(chǎn)中，原料氣的制備方法有（）。A.天然氣轉(zhuǎn)化法B.重油部分氧化法C.煤造氣法D.水分解法答案：ABC解釋：天然氣轉(zhuǎn)化法、重油部分氧化法、煤造氣法都是常見(jiàn)的合成氨原料氣的制備方法。水分解法由于能耗高，成本大，一般不用于合成氨原料氣的制備。2.合成氨系統(tǒng)中，影響氨合成反應(yīng)速率的因素有（）。A.溫度B.壓力C.催化劑D.反應(yīng)物濃度答案：ABCD解釋：溫度升高、壓力增大、使用合適的催化劑以及增加反應(yīng)物濃度都可以加快合成氨反應(yīng)的速率。3.合成氨系統(tǒng)中，防止液氨泄漏的措施有（）。A.選用合適的密封材料B.定期檢查設(shè)備和管道的密封性C.加強(qiáng)操作人員的培訓(xùn)D.安裝泄漏檢測(cè)報(bào)警裝置答案：ABCD解釋：選用合適的密封材料可以從源頭減少泄漏的可能性；定期檢查設(shè)備和管道的密封性能及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的泄漏點(diǎn)；加強(qiáng)操作人員培訓(xùn)可規(guī)范操作，避免因操作不當(dāng)導(dǎo)致泄漏；安裝泄漏檢測(cè)報(bào)警裝置能在發(fā)生泄漏時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，采取措施。4.合成氨反應(yīng)中，提高氨平衡濃度的方法有（）。A.提高壓力B.降低溫度C.增加反應(yīng)物濃度D.及時(shí)分離出氨答案：ABCD解釋：提高壓力、降低溫度、增加反應(yīng)物濃度以及及時(shí)分離出氨都能使合成氨反應(yīng)的平衡向提供氨的方向移動(dòng)，從而提高氨的平衡濃度。5.合成氨系統(tǒng)中，常見(jiàn)的安全事故類型有（）。A.火災(zāi)爆炸B.中毒窒息C.觸電D.機(jī)械傷害答案：ABCD解釋：合成氨生產(chǎn)過(guò)程中涉及易燃易爆物質(zhì)，可能引發(fā)火災(zāi)爆炸；氨有毒，可能導(dǎo)致中毒窒息；電氣設(shè)備使用不當(dāng)會(huì)引發(fā)觸電事故；機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可能造成機(jī)械傷害。四、填空題1.合成氨反應(yīng)的條件通常是高溫、高壓和______。答案：催化劑解釋：合成氨反應(yīng)需要在高溫（400-500℃）、高壓（15-30MPa）和催化劑（鐵系催化劑）的條件下進(jìn)行。2.合成氨系統(tǒng)中，原料氣中的______和______會(huì)使鐵系催化劑中毒。答案：一氧化碳；硫解釋：一氧化碳和硫會(huì)與鐵系催化劑發(fā)生作用，使催化劑的活性中心被占據(jù)或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致催化劑中毒。3.合成氨系統(tǒng)中，循環(huán)氣中的惰性氣體主要有______、______等。答案：氬氣；甲烷解釋：氬氣和甲烷等氣體在合成氨反應(yīng)中不參與反應(yīng)，屬于惰性氣體。4.液氨的相對(duì)密度（水=1）是______。答案：0.682解釋：液氨的相對(duì)密度（水=1）約為0.682。5.合成氨系統(tǒng)中，氨分離的方法主要有______和______。答案：冷凝法；吸收法解釋：冷凝法是利用氨的沸點(diǎn)比其他氣體高，通過(guò)冷凍使氨液化分離；吸收法是利用吸收劑吸收氨來(lái)實(shí)現(xiàn)分離。五、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述合成氨反應(yīng)的原理。答：合成氨反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，其化學(xué)方程式為N?+3H??2NH?。該反應(yīng)在高溫（400-500℃）、高壓（15-30MPa）和催化劑（鐵系催化劑）的條件下進(jìn)行。從反應(yīng)熱角度看，這是一個(gè)放熱反應(yīng)；從氣體體積變化來(lái)看，是一個(gè)體積縮小的反應(yīng)。根據(jù)勒夏特列原理，提高壓力和降低溫度有利于反應(yīng)向提供氨的方向移動(dòng)，但溫度過(guò)低會(huì)使反應(yīng)速率過(guò)慢，所以實(shí)際生產(chǎn)中要綜合考慮反應(yīng)速率和平衡，選擇合適的溫度和壓力。在催化劑的作用下，氮?dú)夂蜌錃夥肿颖晃皆诖呋瘎┍砻?，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)提供氨氣。反應(yīng)達(dá)到平衡后，通過(guò)分離設(shè)備將提供的氨從混合氣中分離出來(lái)，未反應(yīng)的氮?dú)夂蜌錃庵匦禄氐胶铣伤^續(xù)反應(yīng)，以提高原料的利用率。2.合成氨系統(tǒng)中，為什么要對(duì)原料氣進(jìn)行脫硫處理？答：在合成氨系統(tǒng)中，對(duì)原料氣進(jìn)行脫硫處理主要有以下原因：首先，硫會(huì)使合成氨使用的鐵系催化劑中毒。原料氣中的硫會(huì)與催化劑的活性中心發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，占據(jù)活性中心，導(dǎo)致催化劑的活性下降，影響合成氨反應(yīng)的進(jìn)行，降低合成氨的生產(chǎn)效率。其次，硫會(huì)腐蝕設(shè)備和管道。含硫的氣體在一定條件下會(huì)與設(shè)備和管道中的金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使設(shè)備和管道的強(qiáng)度降低，縮短其使用壽命，增加設(shè)備維護(hù)成本和安全風(fēng)險(xiǎn)。最后，從產(chǎn)品質(zhì)量角度看，原料氣中的硫如果不脫除，會(huì)進(jìn)入合成氨產(chǎn)品中，影響氨的質(zhì)量，可能導(dǎo)致后續(xù)使用氨的過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題。3.合成氨系統(tǒng)開(kāi)車前需要進(jìn)行哪些準(zhǔn)備工作？答：合成氨系統(tǒng)開(kāi)車前需要進(jìn)行以下準(zhǔn)備工作：（1）設(shè)備檢查：對(duì)合成氨系統(tǒng)中的所有設(shè)備，如合成塔、壓縮機(jī)、換熱器、分離器等進(jìn)行全面檢查，確保設(shè)備的安裝質(zhì)量符合要求，設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整，無(wú)損壞、堵塞等情況。（2）管道檢查：檢查管道的連接是否牢固，閥門(mén)的安裝是否正確，管道的支撐和固定是否可靠，確保管道系統(tǒng)無(wú)泄漏點(diǎn)。（3）氣密試驗(yàn)：對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行氣密試驗(yàn)，以檢查系統(tǒng)的密封性。通過(guò)向系統(tǒng)內(nèi)充入一定壓力的氣體，檢查各連接部位是否有泄漏，確保系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)氣體泄漏的情況。（4）催化劑還原：如果使用的是鐵系催化劑，需要在開(kāi)車前對(duì)催化劑進(jìn)行還原處理，使其具有活性。還原過(guò)程需要嚴(yán)格控制溫度、壓力和氣體流量等參數(shù)。（5）原料氣準(zhǔn)備：確保原料氣（氮?dú)夂蜌錃猓┑馁|(zhì)量和供應(yīng)穩(wěn)定，對(duì)原料氣進(jìn)行凈化處理，去除其中的雜質(zhì)和有害物質(zhì)。（6）電氣和儀表調(diào)試：對(duì)電氣設(shè)備和儀表進(jìn)行調(diào)試，確保其正常運(yùn)行，能夠準(zhǔn)確測(cè)量和控制各項(xiàng)工藝參數(shù)。（7）制定開(kāi)車方案和應(yīng)急預(yù)案：制定詳細(xì)的開(kāi)車方案，明確開(kāi)車步驟和注意事項(xiàng)。同時(shí)，制定應(yīng)急預(yù)案，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的突發(fā)情況。（8）人員培訓(xùn)：對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，使其熟悉系統(tǒng)的工藝流程、設(shè)備操作和安全注意事項(xiàng)，確保操作人員能夠正確操作和處理異常情況。4.合成氨系統(tǒng)中，如何控制反應(yīng)溫度？答：在合成氨系統(tǒng)中，控制反應(yīng)溫度可以從以下幾個(gè)方面入手：（1）調(diào)節(jié)反應(yīng)熱：合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中會(huì)釋放大量的熱?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)物的流量和比例，控制反應(yīng)的劇烈程度，從而控制反應(yīng)熱的釋放量。例如，適當(dāng)調(diào)整氮?dú)夂蜌錃獾倪M(jìn)料量，避免反應(yīng)過(guò)于劇烈導(dǎo)致溫度過(guò)高。（2）冷卻系統(tǒng)：利用冷卻設(shè)備，如換熱器等，將反應(yīng)產(chǎn)生的熱量及時(shí)移除。通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)（如水或空氣）的流量和溫度，控制冷卻效果，使反應(yīng)溫度保持在合適的范圍內(nèi)。（3）催化劑性能：選用合適的催化劑，并確保催化劑的活性和性能穩(wěn)定。催化劑的活性會(huì)影響反應(yīng)速率和反應(yīng)熱的釋放，合適的催化劑可以使反應(yīng)在相對(duì)穩(wěn)定的溫度下進(jìn)行。（4）監(jiān)測(cè)和反饋：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)溫度，并根據(jù)溫度的變化及時(shí)調(diào)整上述控制措施。通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，將溫度信號(hào)反饋給調(diào)節(jié)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)溫度的精確控制。六、計(jì)算題1.在一定條件下，將10molN?和30molH?通入合成塔進(jìn)行合成氨反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得混合氣體中氨的物質(zhì)的量為4mol。求平衡時(shí)氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量以及氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率。解：合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為：N?+3H??2NH?設(shè)平衡時(shí)消耗氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為xmol。根據(jù)化學(xué)計(jì)量系數(shù)關(guān)系，提供4molNH?時(shí)，消耗的氮?dú)馕镔|(zhì)的量為\(x=\frac{4mol}{2}=2mol\)，消耗氫氣的物質(zhì)的量為\(3x=3×2mol=6mol\)。平衡時(shí)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為：\(n(N?)=10mol-2mol=8mol\)平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為：\(n(H?)=30mol-6mol=24mol\)氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率\(α(N?)=\frac{消耗的氮?dú)馕镔|(zhì)的量}{起始氮?dú)馕镔|(zhì)的量}×100\%=\frac{2mol}{10mol}×100\%=20\%\)答：平衡時(shí)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為8mol，氫氣的物質(zhì)的量為24mol，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為20%。2.已知合成氨反應(yīng)在某溫度下的平衡常數(shù)\(K=0.1\)，若反應(yīng)開(kāi)始時(shí)\(N?\)、\(H?\)、\(NH?\)的物質(zhì)的量濃度分別為\(1mol/L\)、\(3mol/L\)、\(0mol/L\)，求達(dá)到平衡時(shí)\(NH?\)的物質(zhì)的量濃度。解：設(shè)達(dá)到平衡時(shí)\(N?\)的濃度變化量為\(xmol/L\)。合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為：N?+3H??2NH?起始濃度（mol/L）：130變化濃度（mol/L）：x3x2x平衡濃度（mol/L）：1-x3-3x2x平衡常數(shù)表達(dá)式\(K=\frac{c^{2}(NH?)}{c(N?)×c^{3}(H?)}\)已知\(K=0.1\)，則\(0.1=\frac{(2x)^{2}}{(1-x)×(3-3x)^{3}}\)為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假設(shè)\(x\)較小，\(1-x\approx1\)，\(3-3x\approx3