2025年全國危險化學品安全合成氨工藝作業(yè)考試題庫(含答案)一、選擇題1.合成氨反應的催化劑是（）A.鐵觸媒B.二氧化錳C.氧化銅D.氧化鋁答案：A解析：合成氨反應常用鐵觸媒作催化劑，能加快反應速率。二氧化錳常用于過氧化氫分解等反應作催化劑；氧化銅、氧化鋁一般不是合成氨反應的催化劑。所以選A。2.合成氨工藝中，氫氣的主要來源是（）A.水煤氣變換B.電解水C.天然氣裂解D.以上都是答案：D解析：在合成氨工藝中，氫氣的來源有多種途徑。水煤氣變換反應可以制取氫氣；電解水也能得到氫氣，不過成本相對較高；天然氣裂解同樣可以產(chǎn)生氫氣。所以以上三種方式都是氫氣的來源，選D。3.合成氨反應的適宜溫度一般控制在（）A.200-300℃B.400-500℃C.600-700℃D.800-900℃答案：B解析：合成氨反應是一個放熱的可逆反應。溫度過低，反應速率太慢；溫度過高，平衡逆向移動，不利于氨的合成。400-500℃是綜合考慮反應速率和平衡移動的適宜溫度范圍，此時催化劑的活性也較高。所以選B。4.合成氨反應的壓力一般控制在（）A.10-20MPaB.20-30MPaC.30-40MPaD.40-50MPa答案：B解析：合成氨反應是氣體體積減小的反應，增大壓力有利于平衡正向移動，提高氨的產(chǎn)率。但壓力過高，對設備要求也高，成本增加。20-30MPa是比較合適的壓力范圍，既能保證一定的產(chǎn)率，又能兼顧設備成本和操作安全。所以選B。5.下列關于合成氨工藝中氮氣的說法正確的是（）A.氮氣可以從空氣中分離得到B.氮氣在反應中是氧化劑C.氮氣的純度對合成氨反應沒有影響D.以上說法都不正確答案：A解析：氮氣可以通過空氣的液化分離得到，這是工業(yè)上獲取氮氣的常用方法。在合成氨反應中，氮氣是反應物，氮元素化合價降低，是氧化劑。氮氣的純度對合成氨反應有影響，若氮氣中含有雜質(zhì)可能會影響催化劑的活性等。所以A正確。6.合成氨工藝中，防止催化劑中毒的措施不包括（）A.對原料氣進行凈化處理B.控制反應溫度和壓力C.避免原料氣中混入有害物質(zhì)D.定期更換催化劑答案：B解析：對原料氣進行凈化處理可以除去其中可能使催化劑中毒的雜質(zhì)；避免原料氣中混入有害物質(zhì)也是防止催化劑中毒的重要措施；定期更換催化劑可以保證催化劑的活性。而控制反應溫度和壓力主要是影響反應速率和平衡移動，不是防止催化劑中毒的措施。所以選B。7.合成氨反應達到平衡時，下列說法正確的是（）A.正反應速率和逆反應速率都為零B.各物質(zhì)的濃度不再變化C.反應物和生成物的濃度相等D.反應停止進行答案：B解析：化學平衡是動態(tài)平衡，正反應速率和逆反應速率相等但不為零，反應仍在進行，A、D錯誤。達到平衡時，各物質(zhì)的濃度不再隨時間變化，但反應物和生成物的濃度不一定相等，C錯誤，B正確。所以選B。8.在合成氨工藝中，下列哪種氣體屬于易燃易爆氣體（）A.氮氣B.氫氣C.氨氣D.二氧化碳答案：B解析：氫氣是易燃易爆氣體，與空氣混合遇明火等易發(fā)生爆炸。氮氣化學性質(zhì)穩(wěn)定，一般不易燃易爆；氨氣有一定的危險性，但主要是毒性等方面；二氧化碳不可燃，不屬于易燃易爆氣體。所以選B。9.合成氨工藝中，氨的分離方法通常是（）A.水洗法B.冷凝法C.吸附法D.過濾法答案：B解析：合成氨反應后，通過冷凝法將氨液化，從而與未反應的氮氣、氫氣分離。水洗法會使氨溶解在水中，后續(xù)處理較復雜；吸附法一般不用于氨的分離；過濾法主要用于分離固體和液體，不適合分離氣體。所以選B。10.合成氨工藝中，原料氣的壓縮一般采用（）A.往復式壓縮機B.離心式壓縮機C.螺桿式壓縮機D.以上都可以答案：D解析：在合成氨工藝中，往復式壓縮機、離心式壓縮機和螺桿式壓縮機都可以用于原料氣的壓縮。往復式壓縮機適用于壓力較高、流量較小的場合；離心式壓縮機適用于大流量、中低壓力的情況；螺桿式壓縮機具有結構緊湊、運行穩(wěn)定等特點。所以以上三種壓縮機都可根據(jù)具體情況選用，選D。11.合成氨工藝中，為了提高氫氣的利用率，常采用的方法是（）A.增加氫氣的投入量B.循環(huán)使用未反應的氫氣C.降低反應溫度D.提高反應壓力答案：B解析：循環(huán)使用未反應的氫氣可以使氫氣得到充分利用，提高其利用率。增加氫氣的投入量會增加成本，且不一定能提高利用率；降低反應溫度可能會使反應速率變慢；提高反應壓力主要是影響平衡移動，對氫氣利用率的提高不是最直接有效的方法。所以選B。12.下列關于合成氨工藝中熱交換器的作用，說法錯誤的是（）A.回收反應熱B.預熱原料氣C.降低反應溫度D.提高能源利用率答案：C解析：熱交換器在合成氨工藝中可以回收反應放出的熱量，用這些熱量來預熱原料氣，從而提高能源利用率。它并不是降低反應溫度，而是合理利用熱量。所以C說法錯誤，選C。13.合成氨工藝中，氨氣的儲存方式通常是（）A.常溫常壓儲存B.低溫常壓儲存C.常溫高壓儲存D.低溫高壓儲存答案：D解析：氨氣在常溫常壓下是氣體，為了便于儲存和運輸，通常采用低溫高壓的方式使其液化。低溫可以降低氨氣的飽和蒸氣壓，高壓可以使氨氣更容易液化。所以選D。14.合成氨反應中，若增大氮氣的濃度，下列說法正確的是（）A.反應速率減慢B.平衡逆向移動C.氫氣的轉(zhuǎn)化率提高D.氨氣的產(chǎn)率降低答案：C解析：增大氮氣的濃度，會使反應速率加快，A錯誤。根據(jù)勒夏特列原理，增大反應物濃度，平衡正向移動，B錯誤。平衡正向移動，氫氣的轉(zhuǎn)化率會提高，氨氣的產(chǎn)率也會增加，C正確，D錯誤。所以選C。15.合成氨工藝中，對設備材質(zhì)的要求不包括（）A.耐高溫B.耐高壓C.耐腐蝕D.密度大答案：D解析：合成氨工藝中，反應在高溫、高壓下進行，且原料氣和產(chǎn)物可能具有腐蝕性，所以設備材質(zhì)需要耐高溫、耐高壓、耐腐蝕。密度大并不是設備材質(zhì)的必要要求。所以選D。二、填空題1.合成氨反應的化學方程式為___。答案：N22.合成氨工藝中，原料氣的主要成分是_和_。答案：氮氣；氫氣3.合成氨反應中，氮氣和氫氣的體積比理論上為___。答案：1:34.合成氨工藝中，常用的脫硫方法有_和_。答案：干法脫硫；濕法脫硫5.合成氨反應達到平衡后，若升高溫度，平衡向___方向移動（填“正反應”或“逆反應”）。答案：逆反應6.合成氨工藝中，氨的合成塔一般采用___結構，以提高反應效率。答案：多層絕熱式7.合成氨反應中，使用催化劑的目的是___。答案：加快反應速率8.合成氨工藝中，對原料氣進行凈化處理的主要目的是___。答案：防止催化劑中毒9.合成氨反應中，若減小壓強，平衡向___方向移動（填“正反應”或“逆反應”）。答案：逆反應10.合成氨工藝中，氨氣的吸收劑常用___。答案：水三、判斷題1.合成氨反應是一個吸熱反應。（）答案：×解析：合成氨反應是一個放熱反應，其反應過程會釋放出熱量。所以該說法錯誤。2.合成氨工藝中，氫氣和氮氣可以直接在常溫常壓下反應生成氨。（）答案：×解析：氫氣和氮氣合成氨需要在高溫、高壓、催化劑的條件下才能發(fā)生反應，常溫常壓下反應幾乎不發(fā)生。所以該說法錯誤。3.合成氨反應達到平衡后，各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)不再變化。（）答案：√解析：化學平衡的特征之一就是各物質(zhì)的濃度、質(zhì)量分數(shù)等不再隨時間變化。所以該說法正確。4.合成氨工藝中，催化劑可以提高氨的產(chǎn)率。（）答案：×解析：催化劑只能加快反應速率，縮短達到平衡的時間，但不能改變平衡狀態(tài)，也就不能提高氨的產(chǎn)率。所以該說法錯誤。5.合成氨反應中，增大壓強對反應速率和平衡移動都有影響。（）答案：√解析：增大壓強，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多，反應速率加快；同時合成氨反應是氣體體積減小的反應，增大壓強平衡正向移動。所以該說法正確。6.合成氨工藝中，只要提高反應溫度，就一定能提高氨的產(chǎn)率。（）答案：×解析：合成氨反應是放熱反應，提高溫度，平衡逆向移動，不利于氨的合成，氨的產(chǎn)率會降低。雖然溫度升高反應速率會加快，但綜合考慮平衡移動，不能單純通過提高溫度來提高氨的產(chǎn)率。所以該說法錯誤。7.合成氨工藝中，原料氣的純度對反應沒有影響。（）答案：×解析：原料氣中的雜質(zhì)可能會使催化劑中毒，影響反應速率和氨的產(chǎn)率，所以原料氣的純度對反應有重要影響。所以該說法錯誤。8.合成氨反應達到平衡后，若增加反應物的量，平衡一定正向移動。（）答案：×解析：如果增加的反應物是固體或純液體，其濃度視為常數(shù)，增加其用量對平衡沒有影響。所以該說法錯誤。9.合成氨工藝中，氨的分離是通過化學反應實現(xiàn)的。（）答案：×解析：合成氨工藝中氨的分離通常是通過冷凝法等物理方法，使氨液化與未反應的氣體分離，不是通過化學反應。所以該說法錯誤。10.合成氨反應中，降低溫度可以提高氫氣的轉(zhuǎn)化率。（）答案：√解析：合成氨反應是放熱反應，降低溫度，平衡正向移動，氫氣的轉(zhuǎn)化率會提高。所以該說法正確。四、簡答題1.簡述合成氨工藝的主要步驟。(1).原料氣的制備：通過水煤氣變換、天然氣裂解等方法制取氫氣，從空氣中分離得到氮氣。(2).原料氣的凈化：對原料氣進行脫硫、脫碳等凈化處理，防止催化劑中毒。(3).原料氣的壓縮：將凈化后的原料氣壓縮到合適的壓力。(4).氨的合成：在高溫、高壓、催化劑的條件下，使氫氣和氮氣反應生成氨。(5).氨的分離：通過冷凝等方法將氨從反應混合氣中分離出來。(6).未反應氣體的循環(huán)：將未反應的氫氣和氮氣循環(huán)使用，提高原料的利用率。2.分析合成氨反應中溫度和壓力對反應的影響。(1).溫度的影響：合成氨反應是放熱反應。升高溫度，反應速率加快，但平衡逆向移動，不利于氨的合成；降低溫度，反應速率減慢，但平衡正向移動，有利于提高氨的產(chǎn)率。所以需要選擇一個適宜的溫度，綜合考慮反應速率和平衡移動，一般控制在400-500℃。(2).壓力的影響：合成氨反應是氣體體積減小的反應。增大壓力，反應速率加快，平衡正向移動，有利于提高氨的產(chǎn)率；但壓力過高，對設備要求高，成本增加。所以通常將壓力控制在20-30MPa。3.說明合成氨工藝中防止催化劑中毒的重要性及措施。重要性：催化劑在合成氨反應中起著關鍵作用，能加快反應速率。如果催化劑中毒，其活性會降低甚至喪失，導致反應速率減慢，氨的產(chǎn)率下降，嚴重影響生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。措施：-(1).對原料氣進行凈化處理，除去其中可能使催化劑中毒的雜質(zhì)，如硫、磷等化合物。-(2).避免原料氣中混入有害物質(zhì)，在生產(chǎn)過程中嚴格控制原料氣的質(zhì)量。-(3).定期更換催化劑，保證催化劑的活性。4.解釋合成氨反應達到平衡后，改變條件時平衡移動的原理。根據(jù)勒夏特列原理，當一個可逆反應達到平衡后，如果改變影響平衡的一個條件（如濃度、壓強、溫度等），平衡就會向著能夠減弱這種改變的方向移動。-(1).濃度：增大反應物濃度，平衡正向移動，以減弱反應物濃度增大的影響；增大生成物濃度，平衡逆向移動。-(2).壓強：對于氣體體積減小的合成氨反應，增大壓強，平衡正向移動，以減弱壓強增大的影響；減小壓強，平衡逆向移動。-(3).溫度：合成氨反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，以減弱溫度升高的影響；降低溫度，平衡正向移動。5.簡述合成氨工藝中熱交換器的作用和工作原理。作用：-(1).回收反應熱，提高能源利用率，降低生產(chǎn)成本。-(2).預熱原料氣，使原料氣在進入反應體系前達到合適的溫度，有利于反應的進行。工作原理：熱交換器通過兩種流體（一般是高溫的反應混合氣和低溫的原料氣）在設備內(nèi)進行熱量交換。高溫的反應混合氣將熱量傳遞給低溫的原料氣，使原料氣溫度升高，反應混合氣溫度降低。這樣既回收了反應熱，又預熱了原料氣。五、計算題1.在一定條件下，將1mol氮氣和3mol氫氣充入一密閉容器中進行合成氨反應，達到平衡時，測得氨氣的物質(zhì)的量為0.5mol。計算：(1).平衡時氮氣、氫氣的物質(zhì)的量。(2).氫氣的轉(zhuǎn)化率。解：-(1).合成氨反應的化學方程式為N2+3H2?2NH3。設平衡時消耗氮氣的物質(zhì)的量為xmol，則消耗氫氣的物質(zhì)的量為3xmol，生成氨氣的物質(zhì)的量為2xmol。已知生成氨氣的物質(zhì)的量為0.5mol，即2x=0.5，解得x=0.25mol。平衡時氮氣的物質(zhì)的量為1?0.25=0.75答：(1)平衡時氮氣的物質(zhì)的量為0.75mol，氫氣的物質(zhì)的量為2.25mol；(2)氫氣的轉(zhuǎn)化率為25%。2.已知合成氨反應在某溫度下的平衡常數(shù)K=0.1，若起始時氮氣、氫氣的濃度分別為0.5mol/L和1.5mol/L，求平衡時氨氣的濃度。解：設平衡時生成氨氣的濃度為xmol/L。N2+3H2?2NH3起始濃度（mol/L）0.51.50變化濃度（mol/L）0.5x1.5xx平衡濃度（mol/L）0.5-0.5x1.5-1.5xx根據(jù)平衡常數(shù)表達式K=c2(NH3)答：平衡時氨氣的濃度約為0.41mol/L。3.在一個