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化工总控工理论题库
1,831
单选题

为了提高合成氨的平衡转化率,适宜反应条件为

A
高温、高压
B
高温、低压
C
低温、低压
D
低温、高压

答案解析

正确答案:D

解析:

合成氨的反应方程式为: $$ \text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g) \quad \Delta H < 0 $$ 要分析如何提高**平衡转化率**,我们需要根据勒夏特列原理(Le Chatelier's principle)考察温度和压强对化学平衡移动的影响: 1. **温度的影响**: 该反应是放热反应($\Delta H < 0$)。根据勒夏特列原理,降低温度会使平衡向放热方向移动,即向正反应方向(生成氨气的方向)移动。因此,**低温**有利于提高反应物的平衡转化率。 2. **压强的影响**: 反应物气体的总计量数为 $1 + 3 = 4$,生成物气体的总计量数为 $2$。正反应是气体体积减小的反应。根据勒夏特列原理,增大压强会使平衡向气体体积减小的方向移动,即向正反应方向移动。因此,**高压**有利于提高反应物的平衡转化率。 综上所述,为了提高合成氨的平衡转化率,适宜的条件是**低温、高压**。 需要注意的是,在实际工业生产中,虽然低温有利于提高平衡转化率,但反应速率会太慢;高压虽然有利,但对设备要求极高且能耗大。因此实际生产通常采用“适宜的温度(约400-500℃,兼顾催化剂活性和速率)”和“高压(约20-50MPa,兼顾转化率和成本)”。但本题仅问“为了提高平衡转化率”,不考虑反应速率和经济成本,故理论上应选择最有利于平衡正向移动的条件。 故正确答案为 **D**。

相关知识点:

合成氨提转化率选低温高压

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