Question

17．氨氣是工農業(yè)生產中重要的產品，合成氨并綜合利用的某些過程如圖所示：

（1）原料氣中的氫氣來源于水和碳氫化合物．請寫出甲烷和水在催化劑和高溫條件下反應的方程式：CH₄+2H₂O$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{高溫}$CO₂+4H₂或CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{高溫}$CO+3H₂．
（2）在工業(yè)生產中，設備A的名稱為沉淀池，A中發(fā)生的化學反應方程式是NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓．
（3）上述生產中向母液通入氨氣同時加入NaCl，可促進副產品氯化銨的析出．長期使用氯化銨會造成土壤酸化，尿素適用于各種土壤，在土壤中尿素發(fā)生水解，其水解的化學方程式是CO（NH₂）₂+H₂O=2NH₃↑+CO₂↑．
（4）純堿在生產生活中有廣泛的應用，請寫出任意兩種用途：制玻璃、制皂、造紙、紡織、印染等．
（5）圖中所示工業(yè)制法獲得的純堿中常含有NaCl雜質，用下述方法可以測定樣品中NaCl的質量分數(shù)．
樣品m$→_{溶解}^{H_{2}O}$溶解$→_{過濾}^{過量BaCl_{2}溶液}$沉淀$→_{洗滌}^{H_{2}O}$$\stackrel{低溫烘干、冷卻、稱量}{→}$固體n克
①檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是往少量的最后一次洗滌所得濾液中加入稀H₂SO₄溶液（或AgNO₃溶液），若產生白色沉淀，則沉淀沒有洗滌干凈，若無白色沉淀，則沉淀已洗滌干凈．
②樣品中NaCl的質量分數(shù)的數(shù)學表達式為（1-$\frac{106n}{197m}$）×100%．

Answer 1

分析 （1）反應物為甲烷和水，條件是高溫、催化劑，產物之一是氫氣，甲烷完全燃燒產物是二氧化碳，不完全燃燒產物為一氧化碳，據(jù)此寫出反應的化學方程式；
（2）依據(jù)反應原理推斷設備A的名稱以及書寫化學反應方程式即可；
（3）依據(jù)反應中的生成物回答需要的原料，依據(jù)化學反應原理寫出化學反應方程式；
（4）依據(jù)純堿在生產生活的用途進行解答；
（5）①根據(jù)濾液中是否含有氯離子或鋇離子判斷沉淀是否洗滌干凈；
②依據(jù)質量分數(shù)的表達式計算出樣品中NaCl的質量分數(shù)．

解答 解：（1）依據(jù)題給的信息，甲烷與水在高溫催化劑作用下生成二氧化碳（或一氧化碳）和氫氣，故化學反應方程式為：CH₄+2H₂O $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{高溫}$CO₂+4H₂或CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{高溫}$CO+3H₂，
故答案為：CH₄+2H₂O $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{高溫}$CO₂+4H₂或CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{高溫}$CO+3H₂；
（2）在生產中，設備A中應生成目標產物純堿，故A為沉淀池，發(fā)生的反應為：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓，
故答案為：沉淀池；NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓；
（3）副產物為氯化銨，需要引入氯離子，且目標產物為純堿，故在通入氨氣的同時，加入NaCl，尿素的水解生成氨氣和二氧化碳，故反應為：CO（NH₂）₂+H₂O=2NH₃↑+CO₂↑，
故答案為：NaCl；CO（NH₂）₂+H₂O=2NH₃↑+CO₂↑；
（4）純堿在日常生活中應用廣泛，常用于制玻璃、制肥皂、造紙、紡織、印染等，
故答案為：制玻璃、制肥皂；
（5）①檢驗沉淀是否洗凈的方法為：往少量的最后一次洗滌所得濾液中加入稀H₂SO₄溶液（或AgNO₃溶液），若產生白色沉淀，則沉淀沒有洗滌干凈；若無白色沉淀，則沉淀已洗滌干凈，
故答案為：往少量的最后一次洗滌所得濾液中加入稀H₂SO₄溶液（或AgNO₃溶液），若產生白色沉淀，則沉淀沒有洗滌干凈，若無白色沉淀，則沉淀已洗滌干凈；
②生成ng固體為BaCO₃，其物質的量為：$\frac{ng}{197g/mol}$，則碳酸鈉的質量為：$\frac{ng}{197g/mol}$×106g/mol=$\frac{106n}{197}$g，
故氯化鈉的質量為（m-$\frac{106n}{197}$）g，則氯化鈉的質量分數(shù)為：（$\frac{m-\frac{106n}{197}}{m}$）×100%=（1-$\frac{106n}{197m}$）×100%，
故答案為：（1-$\frac{106n}{197m}$）×100%．

點評 本題考查了工業(yè)合成氨的原理，題目難度較大，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用基礎知識的能力，明確合成原理為解答關鍵．