Question

   【化学――选修化学与技术】(15分）

氨在国民经济中占有重要地位，下图是合成氨的简要流程：

I.原料气的制备：

(1) 合成氨所需氮气来自空气，方法之一是将空气液化后再加热分馆；请另设计一种从空气中分离出氮气的方法：_________________________________________________________；

(2) 请写出工业上获得氢气的一种方法（用化学方程式表示）____________

II.原料气的净化：、

为防止催化剂“中毒”，原料气在进人压缩机之前必须经过净化、精制处理，“精制”过程通常是将含有少量CO、CO₂、O₂和H₂S等杂质的原料气体通入含有氨水的醋酸亚铜二氨（)溶液，以获得纯净原料气。其中，吸收CO的反应为：

(3) 为提髙CO吸收率，可采取的有效措施是__________________

(4) 除去氧气时，氧气将氧化为，则反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比是____________；

III.氨的合成：

(5)据报道，科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H⁺)为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极，实现了髙温常压下高转化率的电化学合成氨。其实验装置如图。请写出钯电极A上的电极反应式________________________

 

Answer 1

【答案】

(1)让碳在空气中燃烧，使氧气耗尽，再通过碱液除去CO₂可得到氮气。

(2) C+H₂OCO+H₂或者CO+H₂OCO₂+H₂或者CH₄ C+2H₂ 或者CH₄+H₂O  CO +3H₂

(3)降温、加压(4)    4：1。(5) N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃。

【解析】本题考查合成氨的有关知识。(1)   空气主要是氧气和氮气的混合物，可以采用化学方法除去氧气，得到氮气，方法是让碳在空气中燃烧，使氧气耗尽，再通过碱液除去CO₂可得到氮气。

(2) 氢气可通过将水蒸气通过灼热的碳层得到氢气，方程式为C+H₂OCO+H₂或者CO+H₂OCO₂+H₂，另外通过甲烷的高温分解得到CH₄ C+2H₂或者甲烷和高温水蒸气反应得到，CH₄+H₂O  CO +3H₂。

(3) 吸收CO的可逆反应正反应是体积缩小、放热反应，因此可以采用降温和加压的方法来提高吸收CO的效率。

(4) 中的Cu显+1价，中的Cu显+2价，而1omlO₂要得到4oml电子，根据得失电子数守恒，反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比4：1。

(5) 从实验装置如图可以看出，电化学合成氨是通电合成，A电极是N₂得到电子，发生还原反应，电极反应式为N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃。