Question

8．某化工廠以天然氣、水、空氣為基本原料聯(lián)合生產(chǎn)氨、硝酸，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，下面是其生產(chǎn)流程圖．

（1）試劑a可能是NaOH溶液（Na₂CO₃溶液、氨水也可），設(shè)備B的名稱為吸收塔，設(shè)備A中的化學(xué)方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
（2）該化工廠合成氨時(shí)的壓強(qiáng)40MPa，溫度為500℃左右，在此條件下，測(cè)定達(dá)到平衡時(shí)混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)約為35.2%．
①在保持溫度、壓強(qiáng)不變的情況下，寫出一種能提高合成塔中H₂轉(zhuǎn)化率的方法及時(shí)分離出NH₃或者增大N₂的濃度，溫度越低，NH₃的產(chǎn)率越高，為何不在較低溫度下進(jìn)行合成若溫度過低，反應(yīng)速率太慢，會(huì)導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)生成的NH₃量很少．
②從合成塔中出來的NH₃的體積分?jǐn)?shù)通常約為15%，其原因是合成塔中反應(yīng)并沒有達(dá)到平衡．
（3）從設(shè)備B中出來的硝酸濃度較小，通常先加入一定量的硝酸鎂后再進(jìn)行蒸餾
①下列可以代替硝酸鎂加入到蒸餾塔中的是：ab
a．濃硫酸b．硫酸鎂c．生石灰
②蒸餾時(shí)通常采用減壓蒸餾，這樣做的主要目的是可使HNO₃在較低溫度下氣化，避免硝酸分解．
（4）用尿素[CO（NH₂）₂]處理尾氣時(shí)可得到純凈的兩種常見無毒氣體，反應(yīng)過程為：NO、NO₂在水中反應(yīng)轉(zhuǎn)化亞硝酸，然后亞硝酸再與尿素反應(yīng)，寫出后者反應(yīng)的化學(xué)方程式：2HNO₂+CO（NH₂）₂=CO₂↑+2N₂↑+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）吸收二氧化碳可用堿液吸收；設(shè)備B是吸收塔；設(shè)備A中發(fā)生氨的催化氧化反應(yīng)；
（2）①從平衡正向移動(dòng)來分析增大氫氣的轉(zhuǎn)化率；溫度太低，速率會(huì)很慢；
②達(dá)到平衡時(shí)混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)約為35.2%，從合成塔中出來的NH₃的體積分?jǐn)?shù)通常約為15%，說明未達(dá)到平衡；
（3）①加的物質(zhì)不能與硝酸反應(yīng)，沸點(diǎn)要高，能吸水；
②硝酸不穩(wěn)定，溫度高要分解；
（4）亞硝酸再與尿素反應(yīng)可得到純凈的兩種常見無毒氣體，從元素種類可知產(chǎn)物是二氧化碳、氮?dú)猓?/p>

解答 解：（1）吸收二氧化碳可用堿液吸收，可用NaOH溶液（Na₂CO₃溶液、氨水也可）；設(shè)備B是吸收塔；設(shè)備A中發(fā)生氨的催化氧化，方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：NaOH溶液（Na₂CO₃溶液、氨水也可）；吸收塔；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
（2）①從平衡正向移動(dòng)來分析增大氫氣的轉(zhuǎn)化率，及時(shí)分離出NH₃或者增大N₂的濃度，平衡正向移動(dòng)，氫氣的轉(zhuǎn)化率得到提高；若溫度過低，反應(yīng)速率太慢，會(huì)導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)生成的NH₃量很少，
故答案為：及時(shí)分離出NH₃或者增大N₂的濃度；若溫度過低，反應(yīng)速率太慢，會(huì)導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)生成的NH₃量很少；
②達(dá)到平衡時(shí)混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)約為35.2%，從合成塔中出來的NH₃的體積分?jǐn)?shù)通常約為15%，說明未達(dá)到平衡，
故答案為：合成塔中反應(yīng)并沒有達(dá)到平衡；
（3）①加的物質(zhì)不能與硝酸反應(yīng)，沸點(diǎn)要高，能吸水，只有a、b符合，c要與硝酸反應(yīng)，
故答案為：a、b；
②硝酸不穩(wěn)定，溫度高要分解，蒸餾時(shí)通常采用減壓蒸餾可使HNO₃在較低溫度下氣化，避免硝酸分解，
故答案為：可使HNO₃在較低溫度下氣化，避免硝酸分解；
（4）亞硝酸再與尿素反應(yīng)可得到純凈的兩種常見無毒氣體，從元素種類可知產(chǎn)物是二氧化碳、氮?dú)猓�方程式為�?HNO₂+CO（NH₂）₂=CO₂↑+2N₂↑+3H₂O，
故答案為：2HNO₂+CO（NH₂）₂=CO₂↑+2N₂↑+3H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題以天然氣、水、空氣為基本原料聯(lián)合生產(chǎn)氨、硝酸，考查了物質(zhì)的性質(zhì)，化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、環(huán)境保護(hù)等在生產(chǎn)中的應(yīng)用，題目難度適中．