- 合成氨工业的发展——原料及原料气的净化
- 共152题
实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：
（l）已知实验室可用饱和亚硝酸钠（NaNO2）溶液与饱和氯化钱溶液经加热后反应制取氮气，写出该反应的化学方程式：______．
（2）图中，氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有______．
（3）氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨______（“会”或“不会”）发生倒吸，原因是______．
（4）用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是______．锥形瓶中还可观察到的现象是：______．
（5）写出乙装置中氨氧化的化学方程式：______．
（6）用CH4催化还原NO2可以消除氮氧化物的污染．例如．
CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ•mol-1，
CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ•mol-1，
写出CH4还原NO2至N2的热化学方程式______；若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2整个过程中转移的电子总数为______（阿伏加德罗常数的值用N2表示），放出的热量为______kJ．
正确答案
解：（1）根据质量守恒定律及题干信息可知，反应物是NaNO2和NH4Cl，生成物是N2和H2O和NaCl，用观察法配平即可，反应方程式为：NH4Cl+NaNO2
（2）甲装置的作用有将气体混合均匀、控制氢气和氮气的流速、干燥气体，
故答案为：干燥气体，观察气泡速度，控制氢气和氮气的流速；
（3）氨气的混合气体中含有大量的氮气和氢气，均是难溶于水的气体，不会倒吸，
故答案为：不会；混合气体中含有大量难溶于水的氮气和氢气；
（4）氨的氧化反应是一个放热反应，放出的热使铂丝保持红热，生成的一氧化氮与空气中的氧气化合成二氧化氮，二氧化氮是红棕色气体，故答案为：氨的氧化反应是一个放热反应，放出的热使铂丝保持红热；有红棕色气体产生；
（5）氨的催化氧化反应方程式为：4NH3+5O2
（6）已知①CH4（g）+4N02（g）═4NO（g）+C02（g）+2H20（g）△H=-574kJ•mol-1，
②CH4（g）+4N0（g）═2N2（g）+C02（g）+2H20（g）△H=-1160kJ•mol-1，
则反应CH4（g）+2N02（g）═N2（g）+C02（g）+2H20（g）等于
根据盖斯定律，所以反应CH4（g）+2N02（g）═N2（g）+C02（g）+2H20（g）△H=
故答案为：CH4（g）+2N02（g）═N2（g）+C02（g）+2H20（g）△H=-867KJ/mol；1.6NA；173.4．
解析
解：（1）根据质量守恒定律及题干信息可知，反应物是NaNO2和NH4Cl，生成物是N2和H2O和NaCl，用观察法配平即可，反应方程式为：NH4Cl+NaNO2
（2）甲装置的作用有将气体混合均匀、控制氢气和氮气的流速、干燥气体，
故答案为：干燥气体，观察气泡速度，控制氢气和氮气的流速；
（3）氨气的混合气体中含有大量的氮气和氢气，均是难溶于水的气体，不会倒吸，
故答案为：不会；混合气体中含有大量难溶于水的氮气和氢气；
（4）氨的氧化反应是一个放热反应，放出的热使铂丝保持红热，生成的一氧化氮与空气中的氧气化合成二氧化氮，二氧化氮是红棕色气体，故答案为：氨的氧化反应是一个放热反应，放出的热使铂丝保持红热；有红棕色气体产生；
（5）氨的催化氧化反应方程式为：4NH3+5O2
（6）已知①CH4（g）+4N02（g）═4NO（g）+C02（g）+2H20（g）△H=-574kJ•mol-1，
②CH4（g）+4N0（g）═2N2（g）+C02（g）+2H20（g）△H=-1160kJ•mol-1，
则反应CH4（g）+2N02（g）═N2（g）+C02（g）+2H20（g）等于
根据盖斯定律，所以反应CH4（g）+2N02（g）═N2（g）+C02（g）+2H20（g）△H=
故答案为：CH4（g）+2N02（g）═N2（g）+C02（g）+2H20（g）△H=-867KJ/mol；1.6NA；173.4．
回答下列问题：
（1）工业合成氨的原料是氮气和氢气．氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是______，______；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式______，______．
（2）设备A中含有电加热器、触煤和热交换器，设备A的名称______，其中发生的化学反应方程式为______．
（3）设备B的名称______，其中m和n是两个通水口，入水口是______（填“m”或“n”）．不宜从相反方向通水的原因______．
（4）设备C的作用______；
（5）在原料气制备过程中混有CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：CO（g）+H2O（g）⇌CO2 （g）+H2 （g），已知1000K时该反应的平衡常数K=0.627，若要使CO的转化超过90%，则起始物中c（H2O）：c（CO）不低于______．
正确答案
解：（1）分离空气提取氮气的方法有两种，以上液化、分馏空气，另一种为空气与碳反应生成二氧化碳，反应后除去二氧化碳气体；C和水反应的方程式为C+H2O
故答案为：液化、分馏；与碳反应后除去CO2；C+H2O
（2）合成氨的设备为合成塔，发生N2（g）+3H2（g） 
故答案为：合成（氨）塔；N2（g）+3H2（g） 
（3）冷凝分离设备为冷凝塔或冷凝器，水流和气流方向应逆向，则入水口是n，高温气体由冷凝塔上端进入，冷凝水从下端进入，可使冷水充满冷凝器，逆向冷凝效果好，
故答案为：冷凝塔或冷凝器；n；高温气体由冷凝塔上端进入，冷凝水从下端进入，逆向冷凝效果好；
（4）分离器用来分离液氨和原料气，故答案为：将液氨与未反应的原料气分离；
（5）设CO的起始浓度为xmol，H2O的起始浓度为ymol，则转化的CO的最小值为0.9x，
CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）
起始 x y 0 0
变化 0.9x 0.9x 0.9x 0.9x
平衡 0.1x y-0.9x 0.9x 0.9x
根据平衡常数列式：
解得：
故答案为：13.8．
解析
解：（1）分离空气提取氮气的方法有两种，以上液化、分馏空气，另一种为空气与碳反应生成二氧化碳，反应后除去二氧化碳气体；C和水反应的方程式为C+H2O
故答案为：液化、分馏；与碳反应后除去CO2；C+H2O
（2）合成氨的设备为合成塔，发生N2（g）+3H2（g）
故答案为：合成（氨）塔；N2（g）+3H2（g）
（3）冷凝分离设备为冷凝塔或冷凝器，水流和气流方向应逆向，则入水口是n，高温气体由冷凝塔上端进入，冷凝水从下端进入，可使冷水充满冷凝器，逆向冷凝效果好，
故答案为：冷凝塔或冷凝器；n；高温气体由冷凝塔上端进入，冷凝水从下端进入，逆向冷凝效果好；
（4）分离器用来分离液氨和原料气，故答案为：将液氨与未反应的原料气分离；
（5）设CO的起始浓度为xmol，H2O的起始浓度为ymol，则转化的CO的最小值为0.9x，
CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）
起始 x y 0 0
变化 0.9x 0.9x 0.9x 0.9x
平衡 0.1x y-0.9x 0.9x 0.9x
根据平衡常数列式：
解得：
故答案为：13.8．
扫码查看完整答案与解析