- 合成氨工业的发展——环境保护
- 共152题
工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应：
N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g），△H=-92.44kJ/mol；其部分工艺流程如下：
反应体系中各组分的部分性质见下表：
回答下列问题：
（1）写出该反应的化学平衡常数表达式：K=______．随着温度的升高，K值______（填增大、减小、不变）．
（2）平衡常数K值越大，表明______（填序号）．
A．N2的转化率越高 B．NH3的产率越大
C．原料中N2的含量越高 D．化学反应速率越快
（3）合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程．即反应后通过把混合气体的温度降低到______使______分离出来；继续循环的气体是______．
正确答案
解析
解：（1）平衡常数K=
（2）平衡常数K值越大，说明化学方应向右进行的彻底，反应物的转化率越高，生成物NH3的产率越大，故选AB；
（3）根据题意可知氨气的沸点是-33.42，可以将温度降低到-33.42，让氨气分离出来，氢气和氮气可以再循环利用，故答案为：-33.42；NH3；N2、H2．
化学无处不在，下列与化学有关的说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．侯氏制碱法是将CO2、NH3通入饱和NaCl溶液中，发生以下反应：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3；NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，其中NaHCO3溶解度最小，故有NaHCO3的晶体析出，故A正确；
B．漂白粉的主要成分为次氯酸钙、氯化钙，氢氧化钙与氯气反应生成氯化钙、次氯酸钙和水，所以工业上以氯气和石灰乳为原料制备漂白粉，故B正确；
C．单质硅可以制造制造计算机芯片，SiO2可以制造光导纤维，故C错误；
D．高压钠灯发出的光为黄色，黄色光的射程远，透雾能力强，故D正确；
故选C．
为了综合利用副产品CaSO4，某化工厂与相邻的合成氨厂联合设计了下列（NH4）2SO4生产流程：请回答以下问题：
（1）合成氨反应的化学方程式是______，该反应在______（填设备名）中发生，反应所用催化剂一般用______．
（2）沉淀池中发生的主要反应方程式是______，该反应能够发生的原因是______．
（3）在上述流程中可以循环使用的物质是______，该生产过程中的副产品是______．
（4）从绿色化学和资源综合利用的角度说明上述流程的主要优点是______．
正确答案
解析
解：（1）工业合成氨的反应原理为：N2+3H2
故答案为：N2+3H2 
（2）将NH3和CO2通入沉淀池中并加入CaSO4，由于生成的CaCO3溶解度小于CaSO4有利于反应向正向进行，则反应生成（NH4）2SO4和CaCO3，反应的化学方程式为：CaSO4+CO2+2NH3+H2O=CaCO3↓+（NH4）2SO4，
故答案为：CaSO4+CO2+2NH3+H2O=CaCO3↓+（NH4）2SO4；生成的CaCO3溶解度小于CaSO4有利于反应向正向进行；
（3）CaCO3在煅烧炉中分解生成CO2和CaO，CO2可循环使用，副产品为生石灰，
故答案为：CO2；生石灰；
（4）根据反应流程离子，该反应的有点为：生成的CO2可循环使用，CaO可制备硫酸钙，没有废物生成，
故答案为：该流程中产生的CO2循环使用，得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生．
氨气作为一种重要的化工原料，主要用于生产氮肥、硝酸、纯碱、尿素等化工产品．下图是合成氨，并联合生产硝酸、纯碱、尿素的简要流程示意图：
反应体系中各组分的部分性质见下表：
（1）设备A的名称是______，副产物B的化学式是______．
（2）合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程．即反应后通过把混合气体的温度至少降低到______℃（填具体温度），使______分离出来，循环使用的气体有______．
（3）已知尿素的结构简式为
（4）用一个化学方程式表示过程③和④中的总反应过程______．
（5）已知：4NH3+3O2
正确答案
解析
解：（1）氮气和氢气在合成塔中反应生成氨气；根据反应NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl，可知副产物B为NH4Cl，故答案为：合成塔；NH4Cl；
（2）由于氨易液化，反应后通过把混合气体的温度至少降低到-33℃，分离出氨气，通过N2、H2的循环使用，大大提高了氨的产率，故答案为：-33；H2、N2；
（3）根据质量守恒，可知氨气和二氧化碳反应生成尿素和水，反应的化学方程式为2NH3+CO2═
（4）根据质量守恒，可知氨气、二氧化碳、NaCl和水反应生成小苏打和氯化铵，故③和④中的总反应过程为NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl，
故答案为：NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl；
（5）氨是燃料电池的负极，在碱性条件下，氨气与氢氧根反应生成氮气和水，氨气中氮的化合价由-3价升高到0价，2mol氨气失去6mol电子，电极反应式为2NH3+6OH--6e-═6H2O+N2，故答案为：2NH3+6OH--6e-═6H2O+N2．
（2014•萨尔图区校级模拟）以天然气、焦炭、水、空气为初始原料，可以制得若干化工产品：
请回答下列问题：
（1）合成氨中原料气体N2来源于空气，可采用将空气______和______两种方法，H2可采用上述反应①，其化学方程式为______．
（2）对于合成氨N2+3H2
（3）制取NH4NO3时，NH3的用途有两种，制HNO3的量大于与HNO3反应的量的原因______．
（4）发生反应⑤的化学方程式为______．
（5）发生反应③生成C8H18的化学方程式为______．
正确答案
深冷分离
氧燃烧
CH4+2H2O
制H2的成本高于制N2，为了提高H2的转化率，可以提高N2的加入量
冷却使NH3液化
NH3转化为HNO3的过程中，发生3NO2+H2O═2HNO3+NO及各步反应有损失，用于制HNO3的NH3量应较大
CO2+2NH3
8CO+17H2
解析
解：（1）工业上制取氮气常采用物理方法，即液化空气法，又称深冷分离，采用的化学方法可以是消耗掉空气中的氧气，即燃烧法，采用反应①制取氢气，即甲烷与水在高温催化剂的条件下生成氢气，甲烷燃烧产物可以为二氧化碳，故答案为：深冷分离；氧燃烧；CH4+2H2O
（2）由于制H2的成本高于制N2，所以为了提高H2的转化率，可以提高N2的加入量，及时分离NH3的方法是：冷却使NH3液化，
故答案为：制H2的成本高于制N2，为了提高H2的转化率，可以提高N2的加入量；冷却使NH3液化；
（3）由于NH3转化为HNO3的过程中，发生3NO2+H2O═2HNO3+NO反应以及在各步反应中氨气均有损失，故用于制HNO3的NH3量应较大，故答案为：NH3转化为HNO3的过程中，发生3NO2+H2O═2HNO3+NO及各步反应有损失，用于制HNO3的NH3量应较大；
（4）二氧化碳与氨气反应生成尿素与水，反应方程式为：CO2+2NH3
（5）一氧化碳与氢气反应生成辛烷和水，条件是在Co的催化作用下，温度在443K与473K之间，故答案为：8CO+17H2
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