反應速率與限度理論在化工生產上的運用和大型化工裝置拆除運輸方案

HYPERLINK""考點十七反應速率與限度理論在化工生產上的應用Ⅰ.課標要求認識化學反應速率和化學平衡的調控在生活、生產和科學研究領域中的重要作用。Ⅱ.考綱要求了解化學反應速率和化學平衡的調控在生活、生產和科學研究領域中的重要作用。Ⅲ.教材精講1.合成氨的反應原理：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）298K時，△H==92.2kJ·mol—1特點：合成氨是一個氣體體積縮小的放熱的可逆反應。2.合成氨適宜條件的選擇（1）選擇依據：從提高反應速率的角度分析，提高反應溫度、使用催化劑、適當提高氮氫比；從平衡移動的角度分析，降低溫度、提高壓強和適時分離反應產物氨；從實際生產的角度分析，溫度和壓強要與生產實際相適應。（2）選擇原則：能加快反應速率；提高原料的利用率；提高單位時間內的產量；對設備條件要求不能太高。（3）合成氨的適宜條件：使用催化劑；適宜的壓強：2×107～5×107Pa；適宜的溫度：500℃左右；及時分離出氨和及時補充氮氣和氫氣。（4）合成氨的簡要流程：原料氣的制備原料氣的制備凈化壓縮合成分離液氨氮氣、氫氣的循環(huán)使用Ⅳ.典型例題例1.合成氨工業(yè)中，原料氣（N2、H2、少量CO、NH3）在進入合成塔之前，常用醋酸二氨合銅（Ⅰ）溶液來吸收CO，其反應為：[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3[Cu(NH3)2]Ac·CO，其△H＜0（1）必須除去CO原因是。（2）醋酸二氨合銅（Ⅰ）溶液吸收原料氣中CO的適宜條件是。（3）吸收CO后的醋酸銅氨液經適當處理又可再生，恢復其吸收CO的能力而循環(huán)使用，其再生的條件是。【解析】由于吸收CO的反應特點是正反應為氣體體積縮小的放熱反應，則：（1）除去CO是為了防止催化劑中毒。（2）吸收CO的適宜條件是選擇高壓、低溫及濃氨水作溶液。（3）醋酸銅氨溶液再生的適宜條件是高溫、低壓。例2.將對空氣的相對密度為0.293的N2和H2的混合氣體通過一固定容積的密閉容器中合成氨，反應一段時間后，從該容器中出來的氣體在747℃、1.01×105Pa的條件下測得其密度為0.12g/L，此時達到平衡，求平衡時N2的轉化率?！窘馕觥俊咂鹗紩r混合氣的平均相對分子質量M==0.293×29==8.5N2N2286.5H2219.58.5==1/3（物質的量之比）設起始時N2、H2的物質的量分別為1mol和3mol，平衡時生成氨氣的物質的量為xmol。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)起始量1mol3mol0平衡量(1－x/2)mol(3－3/2x)molxmoln(平)==(1－x/2)mol+(3－3/2x)mol+xmol==（4－x）mol由PV==m/M·RT得：M==mRT/PV==0.12g·L—1×0.082atmL/mol·k×1020k÷1atm==10g/mol據質量守恒得：(1mol×28g/mol+3mol×2g/mol)÷(4－x）mol==10g/mol解得：x==0.6∴N2的轉化率==（0.6mol/2÷1mol）×100%==30%答：N2的轉化率為30%。Ⅴ.跟蹤訓練一.選擇題（下列各題均只有一個合理答案，請將合理答案的序號填在第Ⅱ卷題首的答案欄內，填在其它地方無效）1.下面是合成氨的簡要流程示意圖：xxN2（1體積）H2（3體積）壓縮機熱交換器有催化劑的合成塔冷凝器液氨沿x路線回去的物質是A.N2和H2 B.催化劑 C.N2 D.H22.合成氨所需的氫氣可由水和煤反應制得，其中有一步反應為CO+H2OCO2+H2，其△H＜0。欲提高CO的轉化率可采用的方法是①降低溫度②增大壓強③使用催化劑④增大CO的濃度⑤增大水蒸氣的濃度A.①②③ B.④⑤ C.①⑤ D.⑤3.在某合成氨廠的合成氨反應中，測得合成塔入口處氣體N2、H2、NH3的體積比為6:8:1，出口處N2、H2、NH3的體積比為9:27:8，則N2的轉化率為A.75% B.50% C.25% D.20%4.在固定容積的密閉容器中，氮氣和氫氣合成氨的反應達到了平衡，此時容器中含有0.1molN2、0.3molH2、0.2molNH3。若維持原來的條件，向該容器中再同時加入0.1molN2、0.3molH2、0.2molNH3，則A.正、逆反應速率同時增大，化學平衡不移動B.正、逆反應速率同時增大，平衡混合氣中NH3的體積分數增大C.正、逆反應速率同時增大，化學平衡向逆反應方向移動D.正逆反應速率不變，化學平衡不移動5.將裝有1molNH3的密閉容器加熱，部分NH3分解后達到平衡，此時混合氣中NH3的體積分數為x%；若在同一容器中最初加入的是2molNH3，密封、加熱到相同溫度，反應達到平衡時，設此時混合氣體中NH3的體積分數為y%。則x和y的正確關系是A.x＞y B.x＜y C.x＝y(tǒng) D.x≥y二.選擇題（下列各題可能有1～2個合理答案）6.已知1molA和nmolB按下式反應：A（g）+nB（g）mC(g)一段時間后，測得A的轉化率為50%，同溫同壓下，反應前的氣體密度是反應后的3/4，則n和m的值可能為A.n==3m==3B.n==2m==3C.n==1m==1D.n==3m==27.在一定條件下，向密閉容器中充入30molCO和20mol水蒸氣，反應CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）達到平衡時，水蒸氣和與氫氣的體積分數相等，則下列敘述錯誤的是A.平衡后，CO的體積分數為40%B.平衡后，CO的轉化率為25%C.平衡后，水蒸氣的轉化率為50%D.平衡后，混合氣體的平均相對分子質量為248.在密閉容器內，N2和H2起始的物質的量分別為10mol、30mol，達到平衡時N2的轉化率為25%。若從NH3開始，在相同條件下欲使平衡時各成分的百分含量相同，則應加入NH3的物質的量及NH3的轉化率為A.15mol和25% B.20mol和50% C.20mol和75% D.40mol和80%zx或yx或yz濃度0t1t2t3時間9.今有x(g)+y(g)2z(g)，△H（298K）＜0，若反應開始經t1s后達到平衡，又經t2szx或yx或yz濃度0t1t2t3時間A.增大了x或y的濃度B.使用了催化劑C.增大了反應體系的壓強D.升高了反應體系的溫度10.工業(yè)合成氨中，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，其△H＜0，常采用700k左右的溫度條件，其原因是A.加快反應速率B.提高原料的轉化率C.使平衡向合成氨的方向移動D.使催化劑的活性達到最佳狀態(tài)11.在一定條件下，將1molN2和3molH2混合，發(fā)生反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，平衡后測得混合氣體的密度是相同條件下氫氣密度的5倍，則N2的轉化率為A.10%B.30%C.50%D.60%12.在合成氨工業(yè)中，達到下列目的的變化過程中與平衡移動無關的是A.為增加氨氣的日產量，不斷將氨分離出來B.為增加氨氣的日產量，使用催化劑C.為增加氨氣的日產量，而采用1×107Pa～1×108Pa的壓強D.為增加氨氣的日產量，而采用700K左右的高溫13.工業(yè)上用來合成氨的原料之一是氫氣，有一種來源是取自石油氣，有人設計了以下反應途極高溫極高溫A.C3H8C+H2高溫脫氫B.C3H8C3H6+H2高溫脫氫催化劑催化劑C.C3H8+H2OCO+H2電解D.C3H8+O2→CO2+H2O；H2OO2+H2電解υ逆υ正Odt/sbaυY/mol·L—1·s—114.在容積固定不變的4L密閉容器中，存在可逆反應：X（g）+2Y（gυ逆υ正Odt/sbaυY/mol·L—1·s—1A.X的濃度減少B.Y物質的量的減少C.Z的濃度的增加D.X物質的量的減少三、實驗題15.某研究性學習小組為了探究合成氨的原理，設計了下列實驗裝置。下圖中A是簡易的氫氣發(fā)生器，B是圓底燒瓶，鹽酸鹽酸aC干燥劑鋅粒ABD還原鐵粉E酚酞試液C是裝有干燥劑的U形管，a是旋轉活塞，D是裝有還原鐵粉的反應管，E是裝有酚酞試液的燒杯。實驗前先檢查裝置的氣密性。實驗開始時，先關閉活塞a，并取下燒瓶B；向A中加入一定量的適當濃度的鹽酸，使之產生氫氣。經必要的操作后，在導管出口處點燃氫氣，然后如上圖所示裝上燒瓶B，塞緊瓶塞，氫氣在燒瓶中繼續(xù)燃燒，用酒精燈加熱反應管D中的還原鐵粉，待B中氫氣的火焰熄滅后，打開活塞a，氣體通過反應管D進入燒杯E中。（1）實驗前，如何檢查裝置的氣密性？（2）點燃氫氣前必須進行操作，進行該操作的方法是。（3）寫出A中反應的離子方程式：；B、D中發(fā)生反應的化學方程式：B：；D：。（4）C中干燥劑的名稱是，該干燥劑的作用是。（5）E中的實驗現象是，原因是（用電離方程式進行回答）。（6）工業(yè)生產上合成氨一般選擇的壓強是20MPa～50MPa，其原因是。16.已知氯水中有如下平衡：Cl2+H2OHCl+HClO。常溫下，在一個體積為50mL的針筒里吸入40mLCl2后，再吸入10mL水。（1）寫出針筒中可能觀察到的現象：。（2）若將此針筒長期放置，又可能看到何種變化，試用平衡的觀點解釋。（3）若把針筒中的氯水分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ份。第Ⅰ份加少量固體NaHSO3，第Ⅱ份加少量固體NaHCO3，第Ⅲ份不加任何物質，保持原樣。則三份氯水中c(HClO)的大小是＞＞。（4）若在針筒中的氯水加入氫氧化鈉的酚酞試液，紅色褪去。其原因可能有兩種，分別是：①；②。如何用實驗方法確認上述原因：。四、填空題17（Ⅰ）在容積不變的密閉容器中，分別充入1．0molN2和3．0molH2，任其發(fā)生反應：N2(g）+3H2（g）2NH3（g），分別在不同時測定NH3的含量，然后繪制出下圖：試回答下列問題：（1）A、C段的曲線是增函數，C、E段曲線是減函數，試從反應速率和化學平衡的角度說明理由：（2）此可逆反應的正反應是反應（填“放熱”或“吸熱”），在實際生產上，合成氨反應一般選擇在500℃左右的溫度下進行，試從化學平衡移動原理和綜合因素等角度分析“選擇在500℃左右下進行”的原因：（Ⅱ）利用天然氣合成NH3的工藝流程如下：依據上述流程，完成下列填空：（3）天然氣脫硫時的化學反應方程式是（4）nmol甲烷經一次轉化后產生CO0.9nmol，則產生H2摩（用含n的代表式表示）。（5）上述過程中包含了三個循環(huán)，一是Fe(OH)3循環(huán)，二是K2CO3循環(huán)，請在上述流程圖中標出第三處循環(huán)（指出循環(huán)方向和循環(huán)物質）。18、在硫酸工業(yè)生產過程中，有反應2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）(正反應為放熱反應)，根據下表提供的不同壓強下SO2的轉化率（%）的數據試選擇該反應的適宜條件（以V2O5作催化劑）壓強溫度1×105Pa5×105Pa10×105Pa50×105Pa100×105Pa450℃97.598.999.299.699.7500℃85.692.994.997.798.3（1）溫度；（2）壓強。19.已知N2(g）+3H2（g）2NH3（g），正反應為放熱反應，2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），正反應為放熱反應。回答下列問題：（1）從影響反應速率、平衡的因素分析，要有利于NH3和SO3的生成，理論上應采取的措施是；實際上采取的措施分別是。（2）在實際生產中，合成氨要分離出氨，目的是；而合成三氧化硫的過程中，不需要分離出三氧化硫，原因是。20.合成氨廠通過測定反應前后氣體的密度來確定氮氣的轉化率。某工廠測得合成塔中氮氣和氫氣混合氣體的密度為0.5536g/L（標準狀況），從合成塔出來的混合氣體在相同條件下密度為0.693g/L。則該合成氨廠氮氣的轉化率為?！胺磻俾逝c限度理論在化工生產上的應用”參考答案一、選擇題1.A2.C3.C4.B5.B二、選擇題6.CD7.B8.C9.D10.AD11.B12.BD13.C14.C(提示：因可逆反應中YZ的化學計量數相等，所以根據圖像可得，oabd和obd圍成的面積大小在數值上分別等于正反應Z濃度的增加量和逆反應Z濃度的減少量，由此可見，圖中陰影部分面積即為在時間t內Z濃度的凈增量)三、實驗題15.（1）在A中放入少量水，使水面剛好浸沒漏斗下端，打開旋塞a，在B底部稍加熱，若在A中漏斗頸內水面上升，且E中導管口有氣泡逸出，停止加熱后E中導管有水柱上升，表示裝置不漏氣（也可關閉活塞a，用同樣的方法分別在燒瓶B底部和反應管D下部稍加熱，檢查活塞前后兩部分裝置是否漏氣。兩種回答都正確）。（2）檢驗氫氣的純度；用排水法收集一試管氫氣，用拇指堵住試管口，移近火焰，產生輕輕的“噗”的一聲（或沒有尖銳的爆鳴聲），表示氫氣純度合格，可以收集和點燃。（3）A中：Zn+2H+==Zn2++H2↑；點燃點燃催化劑高溫、高壓B中：2H2+O2===2H2O催化劑高溫、高壓D中：N2+3H22NH3（4）堿石灰（或生石灰、氫氧化鈉固體）；吸收氣體中少量的水蒸氣和鹽酸酸霧。（5）酚酞試液變紅；NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH－（6）由于合成氨的反應是一氣體積縮小的可逆反應，增大壓強，既有利加快反應速率，又有利于氨的合成，實際生產中，壓強越大，需要的動力越大，對材料的強度要求更高，從而會降低綜合經濟效益，因而選20MPa50～MPa。光照16.（1）針筒向里縮進，氣體體積變小，氣體溶液顏色變淺。（2）氣體、溶液顏色接近無色，最終仍有氣體，大約是原氯氣的一半。2HClO===2HCl+O2↑，HClO的減少，原平衡不斷向右移動，Cl2減少，生成氧氣。理論上講：2Cl2+2H2O==4HCl+O2↑光照（3）Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅰ（4）①氯水的次氯酸對酚酞漂白；②氫氧化鈉和氯水反應，溶液不再呈堿性，故酚酞褪色。向已褪色的溶液中滴加氫氧化鈉溶液，如溶液呈紅色，則是②的原因，否則是①的原因。四、填空題17.（1）A、C段為增函數，原因是開始充入的物質是N2和H2，未達到化學平衡，故φ（NH3）不斷增大。C點達到平衡后，隨著溫度升高平衡向逆反應方向移動，φ（NH3）的含量減少，故CE段為減函數。（2）放熱；由于合成氨的反應是放熱反應，根據化學平衡移動原理，較低溫度下有利于氨的生成，但溫度過低，反應速率很小，單位時間的產量低，這在工業(yè)生產上是很不經濟的，而且500℃時此反應的催化劑的活性最大。（3）流程圖中已給出反應物是H2S和Fe（OH）3，生成物是Fe2S3和H2O，CH4未參加反應，故其反應方程式為：3H2S+2Fe（OH）3==Fe2S3+6H2O（4）由反應方程式：CH4+H2O→CO+3H2知，產生氫氣的量應為3×0.9nmol==2.7nmol。N2、H2合成N2、H2N2、N2、H2合成N2、H2N2、H2、NH318.（1）450℃（2）1×105Pa19.（1）高溫、高壓、催化劑；合成氨：高溫、高壓、催化劑；合成三氧化硫：高溫、常壓、催化劑。（2）減少生成物濃度，使平衡向生成氨的方向移動；該反應向生成三氧化硫方向進行的程度很大，達平衡后SO2的含量很少，且制得的三氧化硫在生產硫酸時，是用98.3%吸收三氧化硫，SO2不被吸收，故不需要分離出三氧化硫。20.25%。

大型化工裝置拆除運輸方案一、工程概況二、運輸路線三、運輸時間安排四、運輸車組車輛配置五、車組操作程序六、公路運輸安全措施七、運輸安全保證措施工程概況：拆除，我公司負責運輸吊鉤下接貨，走公路至大慶市油田現場車面交貨。貨物基本信息如表：序號設備名稱外形尺寸（cm）重量（t）數量（臺）預計裝車時間1煉油設備各種2023.09，152煉油設備2023.10未完工二、運輸路線：1.運輸起止地：四、運輸車組車輛配置序號1運輸車組車輛配置1號車組參數表1廠牌陜汽產地中國型號F2000驅動形式6×4發(fā)動機功率440匹馬力最大扭矩2200Nm/1000-1500rpm輪胎1200R20橋荷（噸）前8后32自重（噸）10外形尺寸7.36米×2.5米×3.3米牽引重（噸）200配備數量1臺低平板參數表2軸線數2縱11軸軸載（噸）25輪胎數88單胎載荷3.125自重（噸）50載重量（噸）250外形尺寸長17米，寬3.4米，高1.07米數量1部車組參數表3車貨總重車組總長車組總寬車組運行高度25米序號2運輸車組車輛配置2號車組參數表1廠牌東風產地中國型號DFL4251A2驅動形式6×4發(fā)動機功率380匹馬力最大扭矩1800Nm/1000-1500rpm輪胎1200R20橋荷（噸）前8后32自重（噸）8外形尺寸7.36米×2.5米×3.3米牽引重（噸）80配備數量1臺低平板參數表2軸線數3橋軸載（噸）17輪胎數12單胎載荷4.25自重（噸）16載重量（噸）80外形尺寸長12米，寬3.2米，高0.7米數量1部車組參數表3車貨總重車組總長車組總寬車組運行高度80噸20米3.2米4.5米五、車組操作程序（1）掛車的組裝接貨前，按設備的參數配備好適合的牽引頭，拼好所需軸線板。（2）掛車組裝載流程按照既定路線在廠方人員帶領下進入車間指定地點接貨，接貨時板車縱向中心線對齊貨物縱向中心線，貨物重心與板車承載中心重疊，并在設備與板車接觸地放上薄橡膠皮，封固貨物，苫好苫布（3）封車加固在設備的每個吊點處采用下壓式八字加固法進行捆扎，每個捆扎點用5噸手拉葫蘆和鋼絲繩捆扎。加固時鋼絲繩、手拉葫蘆等與變壓器接觸點用墊好以防摩擦刮傷設備表面油漆。所用工裝、索具與變壓器有接觸的部位都要用膠皮片進行隔離。（4）捆扎加固措施要切實可行的做好捆扎加固工作，捆扎前要檢查捆扎索具的完好度，如有索具磨損嚴重情況，堅決禁止使用。捆扎要牢固可靠，同時又不得損傷設備，在設備與車輛之間要加墊薄橡膠皮增大摩擦系數，無吊點設備應征求業(yè)主方技術人員的意見。六、公路運輸安全措施（1）車組裝載后，起步前司機及施工人員再次檢查裝載、封車等情況。清除影響行車中的不安全因素，確認牽引車和板車狀況正常后方可起車。行駛一公里再次檢查裝載、封車等情況。并在運輸途中適時安排車況檢查及貨物綁扎情況。（2）參加運輸的所有人員（項目經理、駕駛員、乘員）應提前溝通確定，所使用的指揮信號，如：起車、慢行、緩行、停車等，并在運輸過程中正確使用。用對講機聯絡時，要事先調整好頻道，檢查試用無誤后再使用。（3）在主變運輸途中，板車前后布置開道車輛和聯絡人員，勤和交警、路政人員聯絡安排好行車、會車、超車等問題，發(fā)現問題及時處理。（4）開道車與大件運輸車輛應密切聯系，遇到道路施工、道路狹窄、路肩不實等特殊情況，嚴禁靠邊行駛，。必要時與有關部門聯系封道單線居中通行，防止造成交通堵塞，保證板車順利行駛。（5）通過彎道時必須在運輸指揮人員的指揮下通過，并在牽引車、平板車前、后端及左右側設人監(jiān)護，防止刮擦周邊設施或障礙。（6）沿途穿過電力線、通訊線、廣播線等高空障礙時應減速行駛，應注意保持對電力線路的安全距離，如有礙安全通行，使用竹質材料或干燥木質材料加工制作排障撐桿，要堅固、耐用、輕便，使用人員要戴絕緣手套、穿絕緣膠鞋。通過需做停電的高壓線路時，務必以接到可靠的書面正式通知為準，在規(guī)定的時間內安全通過。（7）沿途排障作業(yè)應指定專人負責統(tǒng)一指揮，指揮信號應清晰、醒目、明確、及時、果斷。作業(yè)人員應注意過往車輛、行人，避免發(fā)生交通事故。（8），在運輸過程中不允許出現任何沖撞。運輸途中盡可能避開陡坡和坑洼不平路面，并盡可能保持勻速行駛，不允許急劇轉向和緊急剎車或急牽引。（9）公路運輸時，其速度為高速公路40km/h一級公路20km/h勻速行駛。普通公路車速應控制在10km/h以內。（10）在運輸過程中，橋身可以升高降低，行程1米，用于通過凸形道路和鉆越高空障礙；橋身自動調平以適應道路橫坡。（11）在運輸過程中傾斜角不得超過10度，在坡道處隨時調節(jié)工作臺的高度